不同預應力CFRP增強結構用集成材抗彎性能研究?

陳暑冰 申士杰 范詒杰 吳 睿 羅 文

纖維增強復合材料（Fiber-reinforced Polymer,簡稱FRP）是由單向纖維或纖維布與樹脂復合而成的一種材料[1]，具有高強、質輕、比模量大等優點，被廣泛應用于航空航天、國防、交通、體育等領域[2]。常用的纖維增強復合材料有：碳纖維增強復合材料（CFRP）、玻璃纖維增強復合材料（GFRP）、玄武巖纖維增強復合材料（BFRP）等。其中CFRP的密度僅為鋼材的1/5，比GFRP還輕；其比強度是GFRP的2倍左右，高強度鋼、超硬鋁的4倍左右；其比模量是上述材料的3倍以上。此外，CFRP還具有耐疲勞、抗蠕變、耐高溫、耐腐蝕等優良特性[3]。

結構用集成材是以承重為目的，將按等級區分的層板（可指接、斜接或拼板）沿纖維方向相互平行，在厚度方向層積膠合而成的結構用材[4]。結構用集成材能夠有效減小木材本身節子、裂紋等缺陷對其力學性能的影響，實現小材大用，劣材優用[5]。但是結構用集成材本身也存在一些缺陷，例如，指接位置強度較低，彎曲時撓度過大等。這些缺陷都限制了結構用集成材的使用，并且結構用集成材的彎曲破壞形式大都是底部脆性拉伸破壞，使得木材抗壓能力得不到充分發揮。因此，研究人員考慮用其他材料增強結構用集成材，例如在集成材中添加FRP、鋼筋等增強材料，利用這些材料的高抗拉強度提高結構用集成材的彎曲性能[6-8]。研究發現單純使用FRP、鋼筋等增強集成材可以在一定程度上提高結構用集成材的彎曲性能，但效果并不太明顯，并且增強材料的性能也得不到充分發揮[9-11]。……