【摘 要】
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纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,简称FRP）具有轻质、高强等优点被广泛应用于结构的补强加固之中。但是,加固后的结构脆性性能显著,不利于结构抗震。为了提升单一加固材料的强度、延性和刚度,结合FRP和钢板的优点制作FRP-钢板复合材料,对FRP-钢板开展静力拉伸和循环拉伸试验研究。主要包括以下几个方面:对15个FRP-钢板试件进行静力拉伸试验,研究纤维粘贴层数、纤维
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（51808182）；
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纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer,简称FRP）具有轻质、高强等优点被广泛应用于结构的补强加固之中。但是,加固后的结构脆性性能显著,不利于结构抗震。为了提升单一加固材料的强度、延性和刚度,结合FRP和钢板的优点制作FRP-钢板复合材料,对FRP-钢板开展静力拉伸和循环拉伸试验研究。主要包括以下几个方面:对15个FRP-钢板试件进行静力拉伸试验,研究纤维粘贴层数、纤维种类（CFRP板、CFRP布和GFRP布）、钢板厚度各因素对FRP-钢板基本力学性能的影响。结果表明:FRP-钢板试件在钢板屈服后具有稳定的屈服后刚度;随着纤维层数的增加,FRP-钢板试件的纤维断裂荷载与纤维层数成一定的线性关系,且纤维层数对不同纤维种类组成试件的延性影响不同;CFRP布、GFRP布和CFRP板在FRP-钢板的承载力提高和延性性能方面各有优势,在工程应用中应结合经济性能进行选用;在纤维含量相同的情况下,随着钢板厚度的增加,FRP-钢板试件的力学性能增强,但增强的幅度呈下降趋势。根据复合材料混合理论建立的FRP-钢板在静力拉伸荷载下的两种应力-应变关系模型与试验结果吻合较好,且模型B比模型A计算精度更高;建立的简化FRP-钢板应力-应变关系数学模型C的计算结果具有较高的精度,该模型可应用于类似工况的工程实践中。对FRP-钢板静力拉伸试验运用ABAQUS有限元分析软件进行建模分析。FRP采用Hashin损伤准则、胶层采用内聚力单元的损伤准则,建立的FRP-钢板在静力拉伸荷载下的有限元模型与试验曲线吻合良好,该模型可以为FRP加固钢结构的类似工况提供数值模型参考。对15个FRP-钢板试件和3个纯钢板试件进行循环拉伸试验,对照静力拉伸试验结果,揭示循环拉伸荷载下两种材料整体性能的退化机理,明确FRP与钢板在循环荷载下的协同工作机理。结果表明:循环拉伸次数对FRP-钢板的纤维断裂强度和屈服后刚度的影响较小;FRP-钢板与纯钢板相比具有更小的残余变形,说明FRP-钢板具有更好的可恢复性能。建立的FRP-钢板在循环拉伸荷载下的应力-应变关系恢复力模型与试验结果吻合较好,表明该理论模型可用于预测FRP-钢板的力学性能。
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