GFRP筋力学性能试验研究

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玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋是一种由树脂和玻璃纤维复合组成的新型材料,具有比强度高、耐腐蚀、非磁性等显著优点。在混凝土结构中使用GFRP筋代替钢筋,具有广阔的前景。由于材料力学性能的复杂性,GFRP筋的实际应用还处于试验阶段。本文通过一系列试验对GFRP筋的力学性能进行了试验研究。主要内容有:GFRP筋连接试验、不同直径(Φ10、Φ17)GFRP筋拉伸试验、不同温度(20℃~120℃)下GFRP筋拉伸试验以及GFRP筋抗压试验,共完成了88根受拉试件和35根受压试件。 主要结论如下: (1)采用环氧类树脂粘结剂进行钢套管和GFRP筋的连接,技术可行,环氧类树脂粘结剂的粘结滑移关系曲线上升段具有双折线特性; (2)GFRP筋力学性能具有明显的尺寸效应,采用最弱链理论进行尺寸效应分析是可行的; (3)GFRP筋极限抗拉强度、抗拉弹性模量和极限延伸率随直径增大而下降,而屈服应变变化规律则相反; (4)GFRP筋的力学性能对环境温度非常敏感,极限抗拉强度、抗拉初始弹性模量、屈服应变和极限延伸率随着环境温度增加而下降,而抗拉屈服后弹性模量变化规律则相反; (5)GFRP筋的应力.应变曲线具有明显的双折线特征,具有较为明显的屈服点,破坏具有明显的脆性特征; (6)基于抗拉弹性模量评价GFRP筋质量是可行的,建议采用抗拉弹性模量和变异系数作为控制指标来评价GFRP筋质量; (7)GFRP筋极限抗压强度小于极限抗拉强度,约为极限抗拉强度的55%,而抗压弹性模量比抗拉弹性模量大; (8)建议取极限抗拉强度.f<,u>的70%作为GFRP筋的强度标准值; (9)应用损伤力学理论,依据所得的拉伸试验结果建立了考虑损伤的GFRP筋本构模型。 试验研究成果为GFRP筋力学性能试验标准的制定以及结构设计提供了一些参考依据,对GFRP筋在工程中的推广应用具有重要意义。
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