基于植入式FBG的FRP筋混凝土受力性能的理论与试验新方法

FRP筋在混凝土结构中的应用越来越广泛，深入地研究FRP筋和FRP筋混凝土的力学性能成为充分发挥其材料性能的关键。本项目针对FRP筋混凝土粘结滑移问题，提出新的试验方法- - 双FRP筋对拉，建立新的FRP筋混凝土粘结滑移本构关系模型；在系统研究FRP筋与FRP筋混凝土的抗压力学性能和破坏机理的基础上，给出FRP筋混凝土柱偏心受压承载力计算公式；同时结合实际工程环境，对恶劣环境下FRP筋与FRP筋混凝土的抗压性能进行试验研究。另外本项目在试验中引入一种新的量测手段- - 在FRP筋中植入FBG（光纤光栅）来进行应变量测，并考虑FBG-FRP智能筋由温度失配造成的热应力，给出智能筋的温度灵敏度系数修正公式。.本项目的目标是在FRP筋混凝土试验方法、量测手段等方面有新的突破和发展，为更合理、经济、可靠地进行FRP筋混凝土结构设计提供试验依据与理论基础。

本项目完成了如下几部分工作:. 研究FRP筋的受压性能以及在三种不同环境因素作用下其受压性能的变化情况。由试验可知：FRP筋受压破坏形式为脆性破坏；通过微观照片显示，随着OH-离子不断扩散，纤维与树脂界面遭到破坏，树脂发生皂化反应，基于阿伦尼乌斯方程，对碱性环境下FRP筋抗压强度变化情况提出预测；针对三种不同腐蚀条件下受压测试结果进行对比发现，在相同腐蚀时间内，对FRP筋抗压性能造成的危害由大到小依次为碱性溶液，干湿交替环境，人工海水溶液。.将FRP筋应用于混凝土受压短柱中，对其轴心及偏心受压性能进行了相关研究。同时结合实际工程环境，对恶劣环境下FRP筋混凝土的抗压性能进行试验研究。由试验可知，柱子破坏形式有两种：轴压破坏和劈裂破坏。随着浸泡时间的增长，试件发生劈裂破坏的概率不断增加，柱子承载力先增大后减小，40天至80天左右达到最大值，而后开始逐渐降低。. 针对FRP筋混凝土粘结滑移问题，提出新的试验方法——双FRP筋对拉，建立新的FRP筋混凝土粘结滑移本构关系模型，揭示了纤维与树脂、FRP筋与混凝土之间的工作机理，从而对FRP筋和FRP筋混凝土构件进行较为全面的性能评价，以便更加充分地利用FRP筋的优越性能。. 本项目在试验中引入一种新的量测手段——在FRP筋中植入FBG（光纤光栅）来进行应变量测，并考虑FBG-FRP智能筋由温度失配造成的热应力，对FBG-FRP智能筋的温度灵敏度系数进行修正，给出智能筋的温度灵敏度系数修正公式。最后给出了近似的表观温度灵敏度方法，此方法计算过程简单，需要参量少，得到的结果相对标定值和理论值误差在2%以内，能够为工程实际的应用提供参考。. 本项目在FRP筋混凝土试验方法、量测手段等方面有了新的突破和进展，为能够更加合理、经济、可靠地进行FRP筋混凝土结构设计，提供试验依据与理论基础。.项目实施期间，项目组成员参加国际学术会议4次和国内学术会议8次，并做了2次特邀报告和6次分组报告。邀请了新加坡南洋理工大学和西澳大利亚大学的老师赴沈阳建筑大学交流访问。目前，在该项目的资助下，培养研究生12名，发表论文26篇，出版专著2部，申请专利8项，已取得授权的发明专利5项，实用新型专利2项，参编技术规范3部，获得奖励4项。