纤维增强复合材料筋高温后力学性能及其变异性研究OA

为掌握高温对纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,FRP)筋力学性能的影响规律,通过大批量高温后的剪切与受压试验,研究了不同高温、恒温时间、保护层厚度等因素对不同直径玻璃纤维增强复合材料(glass fiber reinforced polymer,GFRP)筋与玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋的影响。通过扫描电子显微镜(SEM),从微观层次揭示了GFRP与BFRP筋在不同高温、恒温时间作用后的损伤特征。试验结果表明,BFRP筋强度退化程度略高于GFRP筋,FRP筋直径越小高温后残余强度越高,16 mm以上时直径对强度影响不大。FRP筋高温后强度在300℃之前下降有限,之后则随着温度升高迅速下降,达到300℃时GFRP、BFRP筋的强度分别下降37.7%、36.4%。高温后抗压强度退化程度高于剪切强度,且直径越大的FRP筋强度退化越显著。恒温1 h与2 h时,FRP筋抗剪强度的降低程度接近,且小于3 h时的结果。在300℃以内砂浆保护层可有效保护筋材,300℃后试件裂缝快速发展导致保护作用消失,内部筋材剪切强度随温度的退化趋势接近于裸筋。基于试验结果建立了高温后GFRP和BFRP筋在不同砂浆保护层厚度下的抗剪和抗压强度预测公式。结合贝叶斯信息准则和概率检验方法,提出一种高温后FPR筋强度概率模型的建立方法,建立了合适的GFRP筋和BFRP筋高温后剪切强度和抗压强度概率模型,量化了其变异性。本文研究结果可为高温后FRP筋混凝土结构的力学性能评估提供材料模型。