r - The Hong Kong Polytechnic University

(2) 钢 筋 - 连 续 纤 维 复 合 筋 混 杂 设 计
FRP 具 有 强 度 高 、 弹 模 低 、 延 性 差 、 耐 久 性 好 、 重 量 轻 等 特 点 , 而 钢 材 具 有 强 度 低 、 弹 模 高 、
延 性 好 、 耐 久 性 差 、 重 量 重 等 特 点 , 两 者 互 补 性 极 强 , 复 合 后 可 以 扬 长 避 短 , 得 到 综 合 性 能 更 高 的
钢 - 连 续 纤 维 复 合 材 料 。 另 外 , 线 弹 性 的 FRP 与 弹 塑 性 的 钢 材 复 合 还 可 以 带 来 力 学 性 能 上 的 变 化 ,
如 得 到 的 钢 - 连 续 纤 维 复 合 筋 (SFCB) 具 有 稳 定 的 二 次 刚 度 ( 图 6)。 其 特 点 是 能 动 地 控 制 结 构 或 构
件 的 屈 服 后 刚 度 ( 二 次 刚 度 )、 震 后 残 余 变 形 、 极 限 状 态 的 破 坏 模 式 以 及 结 构 系 统 耗 能 机 理 , 为 实
现 “ 大 震 ” 不 倒 乃 至 “ 大 震 ” 可 修 的 定 量 化 设 计 提 供 了 有 效 的 途 径 。
70
60
B20
纤 维 断 裂
Steel
rebar
FRP
SFCB
荷 载 (kN)
50
40
屈 服
30
试 件 M2
20
试 件 M4
试 件 M8
10
试 件 M10
理 论 计 算
0
0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000
应 变 (με)
图 6 钢 筋 和 FRP 复 合 实 现 稳 定 二 次 刚 度
图 7 典 型 的 SFCB 应 力 - 应 变 关 系
根 据 材 料 的 复 合 法 则 推 导 出 SFCB 单 向 拉 伸 的 理 论 计 算 模 型 , 并 与 试 验 数 据 进 行 比 较 , 吻 合 良 好 ,
证 明 了 可 以 根 据 复 合 法 则 对 SFCB 的 性 能 进 行 预 测 和 设 计 , 典 型 的 SFCB 应 力 - 应 变 关 系 如 图 7 所 示
[17] 。
70
60
SFCB (S10-B30)
钢 筋
荷 载 (kN)
50
40
30
20
10
峰 值 应 变
卸 载 残 余 应 变
0
0 5000 10000 15000 20000 25000
应 变 (με)
图 8 SFCB 和 普 通 钢 筋 往 复 拉 伸 力 学 性 能 比 较
往 复 拉 伸 典 型 SFCB 的 荷 载 - 应 变 关 系 如 图 8 所 示 , 在 同 样 的 卸 载 应 变 下 ,SFCB 具 有 较 小 的 残
余 应 变 , 从 而 使 SFCB 增 强 混 凝 土 结 构 在 震 后 具 有 较 小 的 残 余 变 形 。
(3) 钢 丝 - 连 续 纤 维 复 合 板 的 混 杂 设 计
混 杂 设 计 采 用 高 强 钢 丝 和 FRP 复 合 , 要 求 高 强 钢 丝 均 匀 分 布 在 FRP 片 材 之 间 。 采 用 玄 武 岩 纤
维 和 高 强 钢 丝 混 杂 后 的 复 合 板 力 学 性 能 如 图 9 所 示 。 复 合 板 相 对 玄 武 岩 FRP 具 有 较 高 的 初 期 刚 度 ,
同 时 保 留 了 玄 武 岩 纤 维 的 高 强 度 和 一 定 的 延 性 , 材 料 综 合 性 能 得 到 改 善 [18] 。
2400
2000
1600
a
)
P
1200 (M
s
S
tre
800
400
0
HS Steel
BFRP
Hybrid B/SFRP 20%
Hybrid B/SFRP 30%
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025
Strain (e)
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