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.

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

李晟;李振坤;郭帅成;朱德举

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;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;湖南大学建筑安全与节能教育部重点实验室,湖南长沙410082

中国公路学报

[1]李晟;李振坤;郭帅成;朱德举-.温度、预拉力和冲击能量耦合作用下BFRP筋的抗冲击性能)[J].中国公路学报,2022(02):106-114

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