FRP筋混凝土界面疲劳损伤研究：修正模型与影响因素

"FRP筋与混凝土界面的疲劳损伤，李川川，朱海堂，中国科技论文在线" 在混凝土结构中，纤维增强聚合物（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）筋的使用是一种创新的解决方案，它能够有效避免传统钢筋因锈蚀导致的问题。FRP筋具有优异的耐腐蚀性、高强度和轻质特性，使其成为钢筋混凝土结构的理想替代材料。然而，在实际应用中，FRP筋与混凝土界面的疲劳损伤问题成为了关注的焦点，因为这直接影响到结构的长期稳定性和耐久性。 疲劳损伤是指在反复荷载作用下，材料或结构逐渐累积损伤直至失效的过程。在钢筋混凝土结构中，钢筋与混凝土之间的界面摩擦力是维持结构整体性的重要因素。对于FRP筋来说，由于其与混凝土之间的粘结性质不同于钢筋，因此在疲劳荷载作用下，界面的损伤机理和演化规律有所不同。 本研究基于几何剪切筒模型，这是一种描述钢筋与混凝土之间相互作用的经典理论模型，该模型考虑了在循环荷载下钢筋与混凝土之间的相对滑移。通过引入FRP筋的材料特性，如弹性模量和泊松比，对原有的剪切筒模型进行了修正，以更准确地反映FRP筋与混凝土界面的动态响应。 在疲劳试验中，通常采用不同的加载方式来模拟实际工况，如对称加载、非对称加载等。研究者们通过这些加载模式，分析了不同修正系数和FRP筋相对直径对界面脱粘速率的影响。脱粘速率是指在荷载循环过程中，界面粘结强度降低的速度，它是衡量疲劳损伤严重程度的一个关键指标。此外，还探讨了界面剪应力随荷载循环次数的变化规律，剪应力是影响界面稳定性的重要参数。 通过这些分析，研究者得出了关于FRP筋与混凝土界面疲劳损伤的一些关键发现：首先，修正后的剪切筒模型能更好地预测循环荷载下的界面脱粘行为；其次，FRP筋的摩擦修正系数和相对直径显著影响疲劳脱粘速率，修正系数越大，脱粘速率可能越快；最后，随着荷载循环次数的增加，界面剪应力呈现出特定的衰减趋势，这与材料的疲劳性能密切相关。 FRP筋与混凝土界面的疲劳损伤研究对于理解这种新型复合材料在实际工程中的行为至关重要，它有助于优化设计参数，提高结构的耐久性和安全性。未来的研究可能将进一步深入到微观层面，探索界面的微观损伤机制，以便开发出更有效的预防和修复策略。