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钢筋芯FRP复合筋力学性能研究建筑工程论文

钢筋芯FRP复合筋力学性能研究建筑工程论文篇1摘要：文章主要介绍了混杂FRP复合筋的制作过程和试验过程，并对试验结果进行简略的分析，得到FRP复合筋的性能结论关键词：FRP复合筋；备置原理；拉拔试验；抗压试验；弹性试验钢筋芯-FRP复合筋由哈工大张志春博士首次提出的，他利用钢绞线代替高模量纤维，低模量纤维采用价格相对便宜的玻璃纤维材料，即降低了材料的整体成本，又不降低其FRP筋较好的耐腐蚀的特性。文章就是在张志春博士研制的钢筋芯-FRP筋的基础上进行下进行研究的。1、成型设备及其工艺流程采用传统的FRP筋拉挤成型设备，其基本组成为纤维纱架、树脂浸润槽、纤维分纱板、加热成型模具和牵引装置。2、钢筋芯-FRP复合筋拉伸试验过程2.1试验方法虽然钢筋芯-FRP复合筋具有较高的抗拉强度，但是其抗剪能力很弱，而且复合筋里面的树脂属于脆性材料，很容易被破坏，所以对钢筋芯-FRP复合筋抗拉试验，不能直接放到材力机上进行拉伸试验，必须对端部采取措施，防止在试验过程中端部被夹坏。根据ACI440.1R-06的规定，当FRP筋的标距长度和直径的比值L0/d在40～70时，L0/d就不会对试件的拉伸试验结果产生明显的影响，所以本试验采用标距L0=400mm。为了保证端部不会被夹坏，我们采用自行设计制造的握裹式锚夹具对钢筋芯-FRP复合筋进行锚固。其中，锚固长度250mm，采用内直径为12mm，壁厚约2mm的不锈钢管，内部灌浆料采碳纤维树脂胶进行粘结。2.2试件的制作由于钢筋芯-FRP复合筋抗拉强度高，在端部处理方面要细心处理，尽量减少端部与锚固套管脱落了导致试件失败。具体操作如下：（1）用电动切割机切割长度为900mm的钢筋芯-FRP复合筋。（2）用锉刀将切割好的钢筋芯-FRP复合筋端部锚固范围（250mm）进行打磨，去除复合筋表面的肋，露出FRP复合筋光滑的面，并用砂纸把表面磨粗，增加粘结力。（3）把打磨后的复合筋用丙酮擦拭干净，晾干，然后根据《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228-2002）进行尺寸的测量。对于圆形横截面试样，应在标距的两端及中间三处两个相互垂直的方向测量直径，取其算术平均值，取用三处测得的最小横截面面积，记录并编号。（4）根据配方配置树脂胶，取钢筋芯-FRP复合筋和锚固套管，把加工好的筋的端部蘸上少量的树脂，插入锚固套管中，保证筋与套管之间的树脂均匀，不出现空洞。同时也要保证复合筋在套管的中间，并固定好位置，防止在材力机上产生剪力而被剪断。（5）把做好的试件放置室内养护7天，保证其粘结性。2.3试验加载制度为了准确测得钢筋芯-FRP复合筋的抗拉应力应变曲线，以研究其材料性能，其应变速率应该控制在0.00005/s～0.0001/s范围内，根据试件的尺寸，本试验选取加载速度为3mm/s。2.4数据处理钢筋芯-FRP复合筋的极限抗拉强度的计算方法为：具有95%的保证率，极限抗拉强度的实测平均值减去标准差的1.6456倍。2.5拉伸试验结果及分析试件在实验加载初期，应力应变在弹性范围内呈一条直线，没有显著的现象，主筋外表的树脂纤维和主筋中间的钢绞线共同作用；当试件加载到25kN左右时，试件开始出现轻微的纤维破坏的声音，部分肋与主筋粘接紧密的纤维开始由于横向变形而断裂，但不影响主筋承载力的增加，应力应变仍然称直线增加，此时纤维和钢绞线仍然共同作用；当试件加载到35kN以后，部分试件的部分肋出现被拉断的现象，主筋也开始出现纵向细微的裂缝，横向变形不断的增加，横向肋的约束不断的减小，但由于横向肋并没有被完全拉断，此时试件主筋抗压强度依旧可以不断增加；当试件加载到极限抗压强度附近时，纵向的裂缝开始贯通，横向肋的抗拉强度达到极限，出现较大的侧向滑动，促使横向约束达到极限。随着应力的增加，最终使横向约束不能约束由于钢绞线受压而产生的横向变形，试件在一声巨响后破坏，主筋上面的裂缝基本贯通，导致主筋两端裂缝处出现Z字形的劈裂，试件的承载力迅速降了下来。3，钢筋芯-FRP复合筋压缩试验过程3.1试验方法由于钢筋芯-FRP复合筋由多种纤维通过树脂粘固在一起的，采用直接在试验机加载的方法进行抗压试验，试件是在端部首先破坏而导致试件的破坏，不能反映混凝土构件中钢筋芯-FRP复合筋的真实受力情况。本试验在保证试验过程中标距内为均匀单向压缩的基础上，为了保证端部在试验结束前不会损坏，对试验装置进行改进（图3）。3.2试件的制作试件制作是本试验的关键，要严格按照操作规程进行，保证试件的达到试验所需。具体如下：（1）用电动切割机切割长度为83～85mm的钢筋芯-FRP复合筋短柱。（2）在刨床上加工切割下来的钢筋芯-FRP复合筋短柱，保证短柱两端截面平整且保证短柱长度为70mm，误差在1mm以内，否则不能使用。（3