反復(fù)載荷作用下鋼-連續(xù)纖維復(fù)合筋-砼界面粘結(jié)性能研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)地震后的可修復(fù)性越來越為人們所重視，然而傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼筋的本構(gòu)關(guān)系決定了結(jié)構(gòu)屈服后的損傷較難控制和定量描述?，F(xiàn)有的大量研究表明，確?；炷两Y(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定良好的二次剛度，對控制其在地震作用下的殘余變形，保證結(jié)構(gòu)具有良好的可修復(fù)性有著積極的意義。吳智深、吳剛等人提出并工業(yè)化生產(chǎn)制作了以鋼筋為內(nèi)芯，外包縱向連續(xù)纖維的鋼-連續(xù)纖維復(fù)合筋(SFCB)，綜合了FRP和鋼筋的優(yōu)點(diǎn)，具有穩(wěn)定的二次剛度。然而，與普通FRP筋一樣，SFCB與

2、混凝土基體良好的粘結(jié)性能是兩者協(xié)同工作的基礎(chǔ)。因此，SFCB與混凝土的粘結(jié)性能研究及相關(guān)模型的建立是目前亟待解決的一個課題，對分析SFCB增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)抗震綜合性能以及SFCB嵌入式加固維修現(xiàn)有結(jié)構(gòu)等具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 基于此，本文參照ACI440.3R制作了171個拉拔試件，通過單向拉拔試驗(yàn)和反復(fù)拉拔試驗(yàn)，對SFCB與混凝土的粘結(jié)性能開展了相關(guān)研究。
　　 通過117個單向拉拔試件，獲得SFCB粘結(jié)-滑移曲線，

3、并對試件破壞形態(tài)、粘結(jié)-滑移曲線各個階段的特點(diǎn)、受力過程以及粘結(jié)破壞機(jī)理進(jìn)行了分析。本次試驗(yàn)還與等直徑的變形鋼筋與混凝土的粘結(jié)性能試驗(yàn)進(jìn)行了對比。根據(jù)拉拔試件的試驗(yàn)結(jié)果，研究了肋參數(shù)、SFCB直徑、粘結(jié)長度、混凝土保護(hù)層厚度和表面處理方式等因素對SFCB與混凝土粘結(jié)性能的影響。研究表明：(1)隨著直徑的增大，SFCB與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度降低。(2)隨著粘結(jié)長度的增大，SFCB與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度降低。(3)當(dāng)肋高度/肋間距的比值減小時，拔出

4、試件的峰值滑移量增大；當(dāng)肋高度/肋間距的比值在0.05～0.08范圍內(nèi)時，SFCB與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度較高。(4)對于直徑同樣為20mm的變形鋼筋和SFCB，后者粘結(jié)強(qiáng)度最大能達(dá)到前者的94.8％，滑移量后者大于前者。(5)表面噴砂能有效提高SFCB的極限牯結(jié)強(qiáng)度和殘余粘結(jié)強(qiáng)度。(6)混凝土的保護(hù)層厚度對SFCB與混凝土的粘結(jié)破壞類型有很大影響。
　　 此外，本文還通過54個反復(fù)拉伸荷載作用下的拉拔試件，對反復(fù)荷載作用下的SFCB

5、與混凝土的粘結(jié)性能進(jìn)行了初步研究。觀察了構(gòu)件破壞形式，了解構(gòu)件在反復(fù)荷載下粘結(jié)強(qiáng)度，滑移量，粘結(jié)剛度及滯回耗能變化情況，并對單向拉伸和反復(fù)拉伸荷載作用下的性能指標(biāo)進(jìn)行對比。研究表明：(1)反復(fù)荷載作用下的極限粘結(jié)強(qiáng)度和相應(yīng)的峰值點(diǎn)滑移量與單向拉伸荷載作用下的試驗(yàn)結(jié)果基本一致。(2)在每個循環(huán)過程的卸載點(diǎn)處出現(xiàn)的殘余滑移，隨著循環(huán)次數(shù)的增多而增加，其增加速度與每個循環(huán)下的峰值點(diǎn)滑移成正比。(3)等應(yīng)力循環(huán)情況下，每個循環(huán)中加載端位移的增量

6、，隨著重復(fù)次數(shù)的增加逐漸減少并趨于穩(wěn)定。(4)在粘結(jié)滑移發(fā)展過程中，除了最初幾次加卸載過程之外，粘結(jié)剛度趨于穩(wěn)定。(5)滯回耗能隨著循環(huán)次數(shù)的增加而變化的趨勢并不明顯。(6)同單向拉伸荷載作用下的試件一樣，筋材直徑、表面處理方式、混凝土保護(hù)層厚度和肋參數(shù)等因素均影響了SFCB與混凝土的粘結(jié)性能。
　　 在本文試驗(yàn)以及國內(nèi)外大量研究的基礎(chǔ)上，提出了SFCB粘結(jié)強(qiáng)度理論公式和錨固長度設(shè)計建議，為相關(guān)規(guī)范的編制提供了參考。同時，分析已