FRP管與混凝土的粘結性能試驗研究.pdf

1、傳統(tǒng)材料樁（鋼樁、混凝土樁、木樁）在濱海腐蝕環(huán)境中耐久性問題突出，服役過程中需要昂貴的加固和修復費用，具有較高的全壽命成本。FRPC樁(Fiber ReinforcedPolymer Pile Filled with Concrete)是FRP外殼和其內部充填混凝土形成的一種新穎組合樁基礎形式。由于FRP材料與傳統(tǒng)樁材料的性能有顯著差異，主要體現在各向異性、表面硬度及粗糙度等方面，為確保FRP管和混凝土共同工作，有必要開展FRP管與混凝

2、土的粘結性能研究。為此，本論文依托國家自然科學基金項目“水平循環(huán)荷載作用下FRPC組合樁基本特性研究”(51478109)，針對FRP管與混凝土界面粘結性能這一關鍵問題，采取理論分析和室內模型試驗研究手段，分析了粘結形式、長細比、徑厚比、混凝土強度和混凝土類型等因素對其粘結滑移性能的影響規(guī)律，主要內容和成果如下:
　　1.進行了FRPC組合樁粘結機理分析，從理論上推導了FRP管混凝土界面粘結應力與FRP管表面縱向應變的關系，得到了

3、FRP管與混凝土的粘結滑移本構模型的理論表達式。
　　2.設計并進行了33根FRP管混凝土試件的推出試驗(pushout test)，基于試驗結果，分析了FRP管與混凝土試件粘結力的組成、粘結破壞的特點及其發(fā)展規(guī)律，對比了不同粘結形式FRP管混凝土試件的荷載—滑移曲線(P-S曲線)和粘結應力—滑移曲線（τ-S曲線）受力特征階段。
　　3.通過控制變量的試驗方法，重點分析了FRP管混凝土試件粘結形式、長細比、徑厚比、混凝土強度

4、和混凝土類型等因素對其粘結滑移性能的影響。試驗結果表明:(1)當幾何尺寸一致時，內部螺紋型試件的界面粘結強度最大，內設抗剪件型試件其次，直接粘結型試件最小;(2)長徑比對FRP管混凝土試件的粘結強度無明顯影響;(3)徑厚比越小，FRP管混凝土試件的粘結性能越好;(4)混凝土強度對直接粘結型FRP管混凝土試件粘結性能呈正相關性影響，但對內部螺紋型和內設抗剪件型試件粘結性能無明顯影響;(5)膨脹混凝土試件的界面粘結性能明顯優(yōu)于相同幾何尺寸的

5、普通混凝土試件。
　　4.通過在FRP管混凝土試件外表面張貼縱向電阻應變片，揭示了縱向應變和粘結應力沿接觸界面的分布規(guī)律。試驗結果表明在臨近界面粘結破壞時，FRP管表面縱向應變沿高度呈三角形分布，界面粘結應力沿FRP管高度方向基本均勻分布。根據推出試驗結果，分別對內部螺紋型和內設抗剪件型FRP管混凝土試件的極限粘結強度進行了回歸統(tǒng)計分析，得到了極限粘結強度回歸方程。
　　5.綜合理論及試驗研究結果，提出了直接粘結型膨脹混凝土