冻融循环作用下BFRP筋与混凝土间界面粘结性能退化规律

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BFRP筋混凝土作为一种新型材料的混凝土构件在土木工程领域中逐渐得到使用,尤其是在我国东北地区。在冻融循环荷载作用下,为了使BFRP筋混凝土结构能够更好的适用于工程,BFRP筋与混凝土基体间的界面粘结性能的研究使必不可少的。因此,本文通过研究冻融循环荷载作用下BFRP筋与混凝土间界面粘结性能退化规律,为评估BFRP筋混凝土构件在北方地区的服役状况提供理论支撑,进而指导实际工程应用,这对提高BFRP筋混凝土构件及其结构的耐久性具有重大意义。主要研究工作和成果如下:首先,通过试验研究了三种强度的混凝土和直径为10mm的BFRP筋在经历0、100、200、300次冻融循环荷载作用后,混凝土的表面状况、质量、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、BFRP筋的最大拉伸强度以及弹性模量的变化情况。试验结果表明,随着冻融循环荷载次数的增多,混凝土试件的表面脱落情况较明显,质量损失较小,可忽略不计;随着冻融循环荷载次数的增多,混凝土试件的立方体抗压强度以及劈裂抗拉不断下降。随着混凝土强度等级的提高,冻融循环荷载作用的不利影响越不明显;随着冻融循环荷载次数的增多,BFRP筋的轴拉强度不断下降,而弹性模量却不断增大,这说明经过冻融循环后,BFRP筋越来越具有脆性。其次,通过拉拔试验研究冻融循环荷载作用下BFRP筋与混凝土间的界面粘结性能的退化规律,并基于试验结果建立冻融循环荷载作用下BFRP筋与混凝土间界面的粘结-滑移关系曲线,最后分析冻融循环作用、BFRP筋直径、埋置深度及混凝土强度等级对BFRP筋与混凝土间界面粘结强度及粘结-滑移曲线的影响。试验结果表明,BFRP筋与混凝土的峰值粘结应力随着混凝土基体强度的增大而增大;BFRP筋混凝土的峰值粘结应力随着BFRP筋直径的增大而减小;BFRP筋混凝土的峰值粘结应力随着BFRP筋埋置深度的增大而减小;BFRP筋混凝土的峰值粘结应力随着冻融循环荷载次数的增多而减小。再次,通过拉拔试验得到的冻融循环荷载作用下BFRP筋混凝土的试验结果,提出了适合于本次试验的粘结-滑移本构关系模型。将此粘结-滑移本构模型与试验值进行比对,发现拟合效果较好。最后,基于有限单元法,对BFRP筋从混凝土基体中的拔出过程进行了数值模拟,并将数值模拟结果、试验结果以及拟合结果进行对比发现吻合较好。
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