來自東南大學汪昕教授、吳智深教授、劉霞老師及其團隊在 Buildings 期刊發表了文章，針對 58 個 BFRP 連接件抗剪試件開展了雙剪試驗，提出了連接件抗剪承載力模型，為 BFRP 連接件在工程應用中的設計選型提供參考。

BFRP 連接件

BFRP 連接件特點：

玄武巖纖維綠色環保；抗疲勞、蠕變性能好；導熱系數低，有利于節能保溫；耐腐蝕性好，適用于混凝土堿性環境；熱膨脹系數與混凝土相近，保持變形一致性；與合金件比，輕質高強，造價低。

研究方法與過程

本實驗設計了 18 組雙剪試驗，每組 3 個試件，共 54 個試件。試件混凝土外葉板厚度為 60mm，內葉板厚度為 120mm，試件高度 400mm，寬度 200mm，連接件位于試件中間位置。

主要的試驗參數包括：

連接件直徑 (12mm、10mm、8mm)；

連接件安裝角度 (90°、75°、60°、45°)；

連接件受力模式 (彎-剪、拉-彎-剪、壓-彎-剪)；

保溫層厚度 (100mm、150mm、200mm、250mm)。

試件由連接件、混凝土、保溫板三部分組成，其中連接件為一體化深肋紋 BFRP 筋 (如上圖所示)，導熱系數為 0.6W/(m·K)。試驗研究表明混凝土強度、粘結長度、外表面形狀等參數影響 FRP 筋粘結性能。肋間距為 1 倍筋材直徑，肋高度為直徑的 6%，肋寬度為直徑的 25% 時，BFRP 筋與混凝土具有較好的工作性能，其粘結強度比鋼筋提高了 29.5%?；炷敛捎蒙唐坊炷?，混凝土標號為 C25。同條件養護 28 天后，進行立方體試塊強度測試，測得其抗壓強度分別為 30.2MPa、28.4MPa、28.7MPa，取三個強度的平均值再乘以修正系數 0.95 作為混凝土強度值，則混凝土實測抗壓強度值為 27.7MPa。保溫板采用擠塑聚苯乙烯板 (XPS) 保溫板，密度為 35kg/m3，抗壓強度為 250kPa，導熱系數為0.028W/(m·K)。

制作流程

可概括為 4 個步驟：連接件、保溫板準備→連接件安裝，模具制作→保溫板安裝→混凝土澆筑。

首先將 BFRP 連接件按各試驗組所需的長度切割成不同長度，然后在保溫板上插入，控制保溫板兩側露出連接件長度一致，垂直投影長度均為 50mm；利用定位板，在模板中進行保溫板安裝固定；最后進行混凝土分層澆筑，每次澆筑三分之一，澆筑完成后對試件進行灑水養護 28 天后進行試驗。

試驗裝置如下圖所示，試件的外葉板混凝土支撐在鋼墊塊上，圖中 B 為保溫層厚度；α 為連接件安裝角度。試驗采用 W+B 作動器進行加載，設備最大荷載為 500kN，加載方式采用位移控制，加載速度為 2mm/min。荷載值由試驗機傳感器記錄，混凝土內外葉板之間的相對滑移采用位移計 D1 測量，加載過程中混凝土外葉板的傾斜狀況，采用頂部設置的兩個水平方向的位移計 D2、D3 測量，測量數據由數據采集儀記錄。

雙剪試驗裝置

研究總結

本文基于 BFRP 連接件雙剪試驗，獲得了 BFRP 連接件破壞模式、荷載位移曲線和承載力，分析了 BFRP 連接件跨徑比、安裝角度、布置間距和組合度等參數對抗剪承載力的影響，提出了連接件抗剪承載力承載力模型。主要結論如下：

(1) 安裝角度不同導致試件呈現不同的破壞模式。隨著安裝角度的減小，BFRP 連接件的破壞模式從層間剪切失效到連接器斷裂，再到混凝土開裂。

(2) 應力模式對荷載-位移曲線的離散性有很大影響。彎-剪和拉-彎剪切試件的試驗曲線一致性較好，而壓-彎剪試件的曲線由于連接件發生了屈曲而表現出較大的分散特性。

(3) 連接件的布置間距對抗剪承載力的影響相對較小，最大誤差為 2.2%。為了在安全儲備比較富裕的情況下獲得較高的剛度和承載力，連接件的跨徑比不宜大于 15，角度應設置為 60°或75°。

(4) 對于具有平面或空間組合的 BFRP 連接件的設計，剪切力可以通過單個 BFRP 連接器剪切力的線性疊加進行 PCSP 系統的設計。

(5) 抗剪承載力和最大剪力的預測模型具有良好的準確性，相關系數 (R2) 分別為 0.982 和 0.946。對于厚度在 200mm 內 PCSP 系統，預測模型可為 BFRP 連接件的設計和選擇提供依據。