复材筋附加肋的成型方法及对锚固性能的影响研究

摘要

复材筋与混凝土之间的粘结性能是两者协同工作的基础，影响着复材筋混凝土构件受力性能、破坏形态、承载力、裂缝宽度以及变形能力，是决定复材筋能否代替传统钢筋应用于混凝土结构的一个关键因素。但是复材筋因其自身材料的各向异性，弹性模量小、抗剪强度低等缺点，导致与混凝土的粘结性能要比普通钢筋差，大量的研究结果表明，在较短的粘结长度条件下，复材筋与混凝土的粘结破坏通常是由筋表面肋被剥离引起的拔出破坏，因为复材筋肋的抗剪强度一般比混凝土强度低。针对复材筋锚固性能差的问题，为了提高复材筋的锚固性能，本文提出了一种新型锚固方法—附加肋锚固法，将铝合金短管挤压锚固在复材筋上，作为复材筋的“附加增强肋”，并对此展开了试验研究，具体开展了以下几个方面的工作:
　　首先，对单个附加肋的成型方法及与复材筋的界面抗剪性能进行了试验研究，得出其界面抗剪承载力，并和复材筋-混凝土界面粘结性能进行了对比，同时测试了附加肋成型对筋材极限强度的影响。试验结果表明附加肋-复材筋界面抗剪强度相比筋材与混凝土界面抗剪强度有较大提高，附加肋可用于增强复材筋的锚固性能。附加肋虽对筋材极限强度有一定损伤，但是损伤程度处于可以接受的范围，且随着附加肋成型工艺的优化可以得到进一步控制。
　　然后，通过42个中心拉拔试件，对玄武岩纤维复材筋和碳纤维复材筋在不同粘结长度下，不同附加肋个数对筋材粘结锚固性能的影响进行了研究。试验结果表明，附加肋的存在能明显提高复材筋的锚固性能，附加肋对强度和弹性模量更高的碳纤维复材筋锚固性能提高效果更优。
　　接着，通过20根碳纤维复材筋的锚杆拉拔试件，对附加肋在两种粘结长度范围内不同分布和排列形式对锚固性能的影响进行了研究。试验结果表明，在加载端筋材附近区域混凝土处于非承压状态下，附加肋位置越靠后越能发挥附加肋对锚固力的提高作用，且附加肋间距小的锚固性能要比间距大的效果好。
　　最后，通过对碳纤维复材筋在不同粘结长度下平均粘结强度的试验数据的拟合，得到了平均粘结强度与粘结长度的拟合曲线，并计算出了本文试验所用的碳纤维复材筋基本锚固长度，与带附加肋复材筋达到极限强度时所需锚固长度进行了对比，结果表明附加肋显著减小了筋材达到极限强度所需要的锚固长度，附加肋对复材筋锚固性能提高作用显著。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外对复材筋与混凝土粘结性能研究现状

1．2．1 复材筋粘结性能影响因素

1．2．2 复材筋与混凝土粘结强度与锚固长度设计建议

1．2．3 复材筋与混凝土粘结滑移本构模型

1．3 目前存在的问题

1．4 本文的主要研究目的和内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第二章 附加肋-复材筋界面抗剪性能试验

2．1 引言

2．2 附加肋成型方法前期探索

2．2．1 钢绞线挤压锚法

2．2．2 压线钳挤压锚法

2．3 试验概况

2．3．1 试验材料及基本性能

2．3．2 试件设计与制作

2．3．3 加载方案及量测内容

2．4 试验现象和破坏形态

2．5 试验结果与分析

2．5．1 试验数据整理

2．5．2 界面剪应力-滑移关系

2．5．3 界面抗剪性能影响因素分析

2．5．4 复材筋与附加肋或混凝土界面抗剪强度对比

2．5．5 挤压对筋材强度的影响

2．6 本章小结

第三章 带附加肋复材筋与混凝土粘结性能试验

3．1 引言

3．2 试验概况

3．2．1 试件设计及制作

3．2．2 试验装置

3．2．3 加载方案及测量内容

3．3 试验现象及破坏形态

3．4 试验结果及分析

3．4．1 试验结果汇总

3．4．2 荷载-滑移曲线

3．4．3 粘结机理分析

3．4．4 粘结性能影响因素分析

3．5 本章小结

第四章 带附加肋复材筋锚杆拉拔试验

4．1 引言

4．2 试验概况

4．2．1 试件设计及制作

4．2．2 试验装置及加载方案

4．3 试验结果及分析

4．3．1 试验现象

4．3．2 筋材极限拉力和滑移

4．3．3 荷载-滑移曲线

4．3．4 附加肋位置对锚固性能的影响

4．4 本章小结

第五章 复材筋基本锚固长度计算

5．1 复材筋的基本锚固长度

5．2 平均粘结强度计算

5．2．1 规范公式和设计建议

5．2．2 其他设计建议

5．2．3 本次试验粘结强度计算

5．3 附加肋对复材筋锚固长度的影响

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 课题展望

参考文献

致谢

作者攻读硕士期间发表的论文