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大量的工程实例显示,钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀问题是引起结构失效的主要原因之一。特别是在极地低温环境下,混凝土长期受冻引起内部裂隙发展,各类腐蚀性物质更易侵入混凝土中,进而加快了钢筋锈蚀的产生。纤维增强复合(FRP)材料具备耐腐蚀、高强、轻质、电磁绝缘等诸多优势,用FRP筋替代钢筋的FRP筋混凝土结构体系为解决低温工程结构难题提供了新的方向。而现阶段国内外对于低温环境下FRP筋性能的研究较为匮乏,阻碍了FRP筋混凝土结构的推广与应用。
本文通过极地低温环境下CFRP筋的纵向拉伸试验(共6组工况,合计30个试件)与CFRP筋-混凝土拉拔试验(共14组工况,合计70个试件),对CFRP筋的纵向受拉性能及其与混凝土的黏结性能进行了研究分析。
极地低温环境下CFRP筋纵向拉伸试验选取常温(18℃)、-30℃、-60℃、-80℃共四个温度点,对CFRP筋的受拉弹性模量、极限抗拉强度、应力-应变曲线、极限拉应变等力学性能进行了研究分析。试验结果表明,低温条件下CFRP筋仍具有明显的线弹性特征,试件拉伸破坏形式为炸散式;CFRP筋性质较为稳定,低温作用对其受拉性能的影响较小,在-80℃~常温的温度区间内,其受拉弹性模量、极限抗拉强度、极限拉应变的变化幅度小于10%。
极地低温环境下CFRP筋混凝土拉拔试验考虑了低温条件、筋材直径、黏结长度、混凝土强度、保护层厚度等多种因素,对混凝土与CFRP筋的黏结性能展开了分析与研究。通过比较不同试验工况下的试验现象、黏结-滑移曲线、黏结强度等,明确各参数对黏结性能的影响规律。试验结果表明,低温作用使混凝土与CFRP筋的黏结性能有所降低,且使二者的黏结界面逐渐趋于脆性;随着筋材直径和黏结长度的逐渐增加,混凝土与CFRP筋的黏结强度逐渐降低;随着混凝土强度与保护层厚度的逐渐增加,黏结强度逐渐提高。
此外,结合现有规范中钢筋与混凝土的黏结强度公式,在考虑低温条件、筋材直径、混凝土强度及保护层厚度等影响因素的基础上,本文建立了极地低温环境下的混凝土与CFRP筋的黏结强度计算公式。通过混凝土与CFRP筋间的力的平衡关系,提出了相应的设计锚固长度的计算公式。采用BPE模型等现有的黏结滑移本构关系模型,对试验曲线进行了拟合,对比分析了各模型的适用性。
本文通过极地低温环境下CFRP筋的纵向拉伸试验(共6组工况,合计30个试件)与CFRP筋-混凝土拉拔试验(共14组工况,合计70个试件),对CFRP筋的纵向受拉性能及其与混凝土的黏结性能进行了研究分析。
极地低温环境下CFRP筋纵向拉伸试验选取常温(18℃)、-30℃、-60℃、-80℃共四个温度点,对CFRP筋的受拉弹性模量、极限抗拉强度、应力-应变曲线、极限拉应变等力学性能进行了研究分析。试验结果表明,低温条件下CFRP筋仍具有明显的线弹性特征,试件拉伸破坏形式为炸散式;CFRP筋性质较为稳定,低温作用对其受拉性能的影响较小,在-80℃~常温的温度区间内,其受拉弹性模量、极限抗拉强度、极限拉应变的变化幅度小于10%。
极地低温环境下CFRP筋混凝土拉拔试验考虑了低温条件、筋材直径、黏结长度、混凝土强度、保护层厚度等多种因素,对混凝土与CFRP筋的黏结性能展开了分析与研究。通过比较不同试验工况下的试验现象、黏结-滑移曲线、黏结强度等,明确各参数对黏结性能的影响规律。试验结果表明,低温作用使混凝土与CFRP筋的黏结性能有所降低,且使二者的黏结界面逐渐趋于脆性;随着筋材直径和黏结长度的逐渐增加,混凝土与CFRP筋的黏结强度逐渐降低;随着混凝土强度与保护层厚度的逐渐增加,黏结强度逐渐提高。
此外,结合现有规范中钢筋与混凝土的黏结强度公式,在考虑低温条件、筋材直径、混凝土强度及保护层厚度等影响因素的基础上,本文建立了极地低温环境下的混凝土与CFRP筋的黏结强度计算公式。通过混凝土与CFRP筋间的力的平衡关系,提出了相应的设计锚固长度的计算公式。采用BPE模型等现有的黏结滑移本构关系模型,对试验曲线进行了拟合,对比分析了各模型的适用性。