温度、预拉力和冲击能量耦合作用下BFRP筋的抗冲击性能

来源：中国血液净化杂志2022年第2期北京时间：

作者：李晟, 李振坤, 郭帅成, 朱德举

单位：1. 湖南大学 土木工程学院 绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410082;2. 湖南大学 湖南省绿色先进土木工程材料国际科技创新合作基地, 湖南 长沙 410082;3. 湖南大学 建筑安全与节能教育部重点实验室, 湖南 长沙 410082"],"fundList_en":["National Natural Science Foundation of China (U1806225, 51778220); High-level Talent Gathering Project in Hunan Province (2018RS3057); High-tech Industry Science and Technology Innovation Leading Plan of Hunan Province (2020GK2079); Fundamental Research Funds for the Central Universities (531118010493)

摘要：为评估玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)筋在服役条件下的抗横向冲击性能,通过落锤冲击试验研究了不同温度(-20℃、25℃、50℃和90℃)、冲击能量(12.76 J、19.14 J和31.90 J)和预拉力水平(2%、20%和30%)耦合作用下BFRP筋的冲击响应和破坏模式,并测试了冲击后未完全断裂试件的残余拉伸强度。结果表明:温度和冲击能量耦合作用下,残余变形和耗能随温度的提高而增大,而峰值荷载随温度变化不明显;同一温度下,峰值荷载和残余变形均随冲击能量的增加而增大。温度和预拉力耦合作用下,预拉力对峰值荷载的影响较温度更显著;同一温度下,残余变形和耗能随预拉力的增加而降低;同一预拉力水平下,残余变形随温度的提高轻微增加,耗能呈先降后增趋势。残余拉伸强度和耗能比均能有效地评估BFRP筋的损伤程度;预拉力恒定时,残余拉伸强度随温度的升高呈先增后降的趋势;能量恒定时,耗能比随预拉力的施加而减小,说明预拉力降低了试件的冲击损伤。冲击损伤随能量提高而增加,破坏模式包括基体压痕、开裂和破碎,以及纤维断裂和拔出;破坏模式主要受冲击能量影响,受温度和预拉力水平影响较小。研究成果对复杂服役条件下大跨桥梁FRP拉索的设计具有一定的参考意义,进一步促进BFRP筋在桥梁工程中的应用。

关键词：桥梁工程,BFRP筋,落锤冲击试验,横向冲击,抗冲击性能,温度,预拉力,冲击能量

基金资助：国家自然科学基金项目(U1806225,51778220);湖湘高层次人才聚集工程-创新人才(2018RS3057); 湖南省高新技术产业科技创新引领计划项目(2020GK2079);中央高校基本科研业务费专项资金项目(531118010493)