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碳纤维增强复合材料筋材应力松弛性能的试验研究

李俊宇 方志 唐守峰 廖原 王志伟

李俊宇, 方志, 唐守峰, 廖原, 王志伟. 碳纤维增强复合材料筋材应力松弛性能的试验研究[J]. 工业建筑, 2024, 54(6): 13-21. doi: 10.3724/j.gyjzG24032004
引用本文: 李俊宇, 方志, 唐守峰, 廖原, 王志伟. 碳纤维增强复合材料筋材应力松弛性能的试验研究[J]. 工业建筑, 2024, 54(6): 13-21. doi: 10.3724/j.gyjzG24032004
LI Junyu, FANG Zhi, TANG Shoufeng, LIAO Yuan, WANG Zhiwei. Experimental Research on Stress Relaxation Properties of CFRP Rods[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2024, 54(6): 13-21. doi: 10.3724/j.gyjzG24032004
Citation: LI Junyu, FANG Zhi, TANG Shoufeng, LIAO Yuan, WANG Zhiwei. Experimental Research on Stress Relaxation Properties of CFRP Rods[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2024, 54(6): 13-21. doi: 10.3724/j.gyjzG24032004

碳纤维增强复合材料筋材应力松弛性能的试验研究

doi: 10.3724/j.gyjzG24032004
基金项目: 

国家自然科学基金项目(51938012)。

详细信息
    作者简介:

    李俊宇,博士研究生,主要从事新型复合材料在桥梁工程中的应用研究。

    通讯作者:

    方志,博士,教授,博士生导师,主要从事基于高性能材料工程结构的性能及设计理论研究,fangzhi@hnu.edu.cn。

Experimental Research on Stress Relaxation Properties of CFRP Rods

  • 摘要: 为合理确定湖北十淅高速丹江口水库特大桥地锚桥台预应力碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)筋材的松弛损失,对不同应力比下所用CFRP筋材的应力松弛效应进行了试验研究。基于黏结式锚具和机械压接式锚具锚固的CFRP筋材试件的轴向拉伸试验结果,明确了不同锚固形式对CFRP筋材破坏形态的影响及CFRP筋材的材料性能;基于CFRP筋材试件1 000 h的应力松弛试验,获得了不同应力水平下CFRP筋材应力松弛的发展规律。结果表明:黏结式锚具锚固的轴拉试件发生了理想的筋材拉断爆裂破坏,但应力松弛试件在试验过程中应变变化较大;机械压接式锚具锚固的轴拉试件提前发生了CFRP筋材的层裂剥离破坏,但应力松弛试件在试验过程中应变变化较小,满足GB/T 21839—2019中应力松弛试验的相关要求。随着初始应力比的提高,CFRP筋材的应力松弛越大,初始应力比分别为0.53、0.63和0.82的试件1 000 h的松弛率分别为1.06%、1.65%和2.31%;CFRP筋材应力松弛的发展收敛较快且随初始应力的增加而更快趋于稳定,初始应力比为0.53、0.63和0.82的试件24 h的应力松弛量分别为1 000 h的45.3%、58.8%和59.7%,200 h的应力松弛量分别为1 000 h的78.3%、81.2% 和 82.7%;基于试验结果,建立了CFRP筋材应力松弛的预测模型,且具有较高预测精度,并预测了丹江口水库特大桥地锚桥台所用预应力CFRP筋材10年,30年、50年和100年的松弛率分别为1.91%、2.18%、2.32%和2.52%。
  • [1] 滕锦光. 新材料组合结构[J]. 土木工程学报, 2018, 51(12):1-11.
    [2] 叶列平, 冯鹏. FRP在工程结构中的应用与发展[J]. 土木工程学报, 2006, 39(3):24-36.
    [3] 张旷怡. 基于高性能材料大型岩锚体系应用研究[D]. 长沙: 湖南大学, 2015.
    [4] FANG Z, ZHANG K Y, TU B. Experimental investigation of a bond-type anchorage system for multiple FRP tendons[J]. Engineering Structures, 2013, 57:364-373.
    [5] 方志, 王常林, 张洪侨,等. 碳纤维绞线在活性粉末混凝土中锚固性能的试验研究[J]. 中国公路学报, 2016, 29(6):198-209.
    [6] BENMOKRANE B, ZHANG B R, CHENNOUF A. Tensile properties and pullout behaviour of AFRP and CFRP rods for grouted anchor applications[J]. Construction & Building Materials, 2000, 14(3):157-170.
    [7] 方志, 梁栋, 蒋田勇. 不同粘结介质中CFRP筋锚固性能的试验研究[J]. 土木工程学报, 2006, 39(6):47-51.
    [8] 孙胜江, 赵磊, 梅葵花, 等. 钢-玄武岩纤维复合筋混凝土梁受弯试验研究[J]. 桥梁建设, 2021, 51(6):25-30.
    [9] 方志, 周建超, 谭星宇. 基于高性能材料的超大跨混合梁斜拉桥结构性能研究[J]. 桥梁建设, 2021, 51(6):76-84.
    [10] 罗强, 刘榕, 樊伟, 等. 钢-复合材料组合防撞装置在不同船舶撞击下的性能分析[J]. 桥梁建设, 2020, 50(1):67-73.
    [11] 徐世桥, 马如进, 陈艾荣. 大跨悬索桥主缆长期性能评估与分级[J]. 桥梁建设, 2021, 51(5):53-60.
    [12] ZHANG K Y, FANG Z, NANNI A. Behavior of tendons with multiple CFRP rods[J]. Journal of Structural Engineering, 2016, 142(10):86-95.
    [13] ZHANG K Y, FANG Z, NANNI A, et al. Experimental study of a large-scale ground anchor system with FRP tendon and RPC grout medium[J/OL]. Journal of Composites for Construction, 2015, 19(4)[2024-03-20]. https://doi.org/10.16/j.engstruct.2017.11.011.
    [14] 袁国青, 董国华, 马剑. FRP筋应力松弛试样端部锚夹方法研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2009(5):3-6.
    [15] 孟履祥, 徐福泉, 关建光, 等. 碳纤维筋(CFRP筋)松弛损失试验研究[J]. 施工技术, 2005, 34(7):40-41

    , 53.
    [16] ZOU P X W. Long-term properties and transfer length of fiber-reinforced polymers[J]. Journal of Composites for Construction, 2003, 7(1):10-19.
    [17] SAADATMANESH H, TANNOUS F E. Relaxation, creep, and fatigue behavior of carbon fiber reinforced plastic tendons[J]. ACI Structural Journal, 1999, 96(2):143-153.
    [18] SAADATMANESH H, TANNOUS F E. Long-term behavior of aramid fiber reinforced plastic (AFRP) tendons[J]. ACI Materials Journal, 1999, 96(3):297-305.
    [19] ATUTIS E, VALIVONIS J, ATUTIS M. Experimental study of concrete beams prestressed with basalt fiber reinforced polymers. Part II: Stress relaxation phenomenon[J]. Composite Structures, 2018, 18(1):389-396.
    [20] SHI J Z, WANG X, HUANG H, et al. Relaxation behavior of prestressing basalt fiber-reinforced polymer tendons considering anchorage slippage[J]. Journal of Composite Materials, 2017: 51(9):1275-1284.
    [21] HIESCH D, PROSKE T, GRAUBNER C A, et al. Theoretical and experimental investigation of the time-dependent relaxation rates of GFRP and BFRP reinforcement bars[J]. Structural Concrete, 2023, 24(2): 2800-2816.
    [22] 中国建筑材料联合会. 纤维增强复合材料筋基本力学性能试验方法:GB/T 30022—2013[S]. 北京:中国标准出版社,2013.
    [23] 中国钢铁工业协会. 预应力混凝土用钢材试验方法:GB/T 21839—2019[S]. 北京:中国标准出版社,2019.
    [24] Japan Society of Civil Engineers. Test method for long-term relaxation of continuous fiber reinforcing materials: JSCE-E 534—95[S]. Japan: Japan Society of Civil Engineers, 1995.
    [25] 方志, 方川, 蒋正文, 等. 高温后CFRP筋及其粘结式锚固系统的力学性能[J]. 复合材料学报, 2021, 38(12):4031-4041.
    [26] 杨小库,王仲奕,路自强,等. 高海拔750 kV变电站防晕金具设计及电场分析[J]. 中国电力, 2011, 11:33-38.
    [27] American Society of Civil Engineers. Standard test method for tensile properties of fiber reinforced polymer matrix composite bars: ASTM-D7205[S]. West Conshohocken: American Society of Civil Engineers International, 2011.
    [28] 梁娜,朱四荣,陈建中. 一种新的聚合物基复合材料应力松弛经验模型[J]. 复合材料学报, 2017, 34(10):2205-2210.
    [29] WILLIAMS G, WATTS D C. Non-symmetrical dielectric relaxation behaviour arising from a simple empirical decay function[J]. Transactions of the Faraday Society, 1970, 66: 80-85.
    [30] BETON E. CEB-FIP Model Code 1990[J]. Bulletin Dinformation, 1991, 190:213-214.
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  • 收稿日期:  2024-03-20
  • 网络出版日期:  2024-06-24

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