氯盐冻融作用下损伤GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.009

中国塑料 ›› 2025, Vol. 39 ›› Issue (8): 55-61.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2025.08.009

氯盐冻融作用下损伤GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

金清平¹(), 曾东垚¹, 刘运蝶²

^1.武汉科技大学城市建设学院，武汉 430065
^2.哈尔滨铁道职业技术学院，哈尔滨 150066

收稿日期:2024-09-10 出版日期:2025-08-26 发布日期:2025-07-30
作者简介:金清平（1975—），男，教授，从事FRP土木工程结构与性能研究，jinqingping@wust.edu.cn

Experimental study on axial compression performance of GFRP pipe concrete columns damaged under chloride salt freeze⁃thaw action

JIN Qingping¹(), ZENG Dongyao¹, LIU Yundie²

^1.School of Urban Construction，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065，China
^2.Harbin Railway Technical College，Harbin 150066，China

Received:2024-09-10 Online:2025-08-26 Published:2025-07-30

摘要/Abstract

摘要：

通过对24个玻璃纤维增强聚合物（GFRP）管混凝土（CFFT）柱在3.5 %（质量分数，下同）的氯化钠溶液中进行冻融循环试验，在此之前，对12个CFFT柱进行了切割初始损伤，研究在氯盐冻融作用下切割损伤后CFFT柱轴压性能，评估氯盐冻融作用下损伤CFFT柱轴压强度衰减情况。结果表明：损伤CFFT柱较无损CFFT柱进入征兆期更早，2种CFFT柱在轴压作用下的荷载⁃应变曲线趋势一致，均为双线性曲线，随着冻融次数的增加，试件极限应变值下降，延性变差；相同冻融次数下，损伤CFFT柱初始刚度、延性更差，极限承载力均下降了200 kN左右；

关键词: 玻璃纤维增强聚合物管混凝土柱, 冻融循环, 氯盐环境, 切割损伤, 轴压性能

Abstract:

This study investigates the axial compression performance of glass⁃fiber⁃reinforced polymer （GFRP）⁃reinforced concrete （CFFT） columns subjected to chloride freeze⁃thaw cycles， with a focus on the effects of initial cutting damage. A total of 24 CFFT columns were tested in a 3.5 wt% sodium chloride solution， half of which were precut to simulate initial damage. Results indicated that damaged CFFT columns entered the symptom period earlier than undamaged columns. Both types of columns exhibited bilinear load⁃strain curves under axial compression. However， as freeze⁃thaw cycles increased， the ultimate strain decreased， and ductility deteriorated. Compared to undamaged columns， the damaged ones demonstrated reduced initial stiffness， lower ductility， and an approximate 200 kN decrease in ultimate bearing capacity under the same freeze⁃thaw conditions. These findings highlight the significant impact of initial damage on the durability and mechanical performance of CFFT columns in corrosive freeze⁃thaw environments.

Key words: concrete?filled glass?fiber?reinforced polymer tube column, freeze?thaw cycle, chlorine salt environment, cutting damage, axial compression performance

中图分类号:

TQ327.1

金清平, 曾东垚, 刘运蝶. 氯盐冻融作用下损伤GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(8): 55-61.

JIN Qingping, ZENG Dongyao, LIU Yundie. Experimental study on axial compression performance of GFRP pipe concrete columns damaged under chloride salt freeze⁃thaw action[J]. China Plastics, 2025, 39(8): 55-61.

图/表 12

参考文献 17

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试件编号	冻融次数/次	构件类型	冻融介质	切割方向	切割长度/%H	试件个数
FC⁃0	0	GFRP管混凝土柱	3.5 %NaCl溶液	—	—	3
FC⁃50	50					3
FC⁃100	100					3
FC⁃150	150					3
FS⁃0	0	损伤GFRP管混凝土柱		纤维缠绕方向	5	3
FS⁃50	50					3
FS⁃100	100					3
FS⁃150	150					3

试件编号	冻融次数/次	构件类型	冻融介质	切割方向	切割长度/%H	试件个数
FC⁃0	0	GFRP管混凝土柱	3.5 %NaCl溶液	—	—	3
FC⁃50	50					3
FC⁃100	100					3
FC⁃150	150					3
FS⁃0	0	损伤GFRP管混凝土柱		纤维缠绕方向	5	3
FS⁃50	50					3
FS⁃100	100					3
FS⁃150	150					3

柱类型	破坏过程	试件形态	对应荷载值/%	对应冻融次数	位移及应变
无损CFFT柱	安全阶段	外观无明显变化	<65	150	位移逐渐增加，轴向及环向应变少量增长
	安全阶段	外观无明显变化	<75	50	位移逐渐增加，轴向及环向应变少量增长
	征兆阶段	缠绕方向及环向出现白色条纹，且数量和长度不断增加，颜色持续加深	65	150	轴向位移增长缓慢，应变增长变快
	征兆阶段	缠绕方向及环向出现白色条纹，且数量和长度不断增加，颜色持续加深	75	50	轴向位移增长缓慢，应变增长变快
	破坏阶段	柱身全部泛白，出现明显白色裂纹，部分GFRP出现褶皱，随后试件呈端部破坏或中部GFRP管环向开裂破坏	>90	0、50、100、150	位移迅速增大
损伤CFFT柱	安全阶段	外观无明显变化	<35	150	与无损CFFT柱一致
	安全阶段	外观无明显变化	<75	50
	征兆阶段	损伤尖端位置或附近10 mm内先变白，试件表面轻微变白	35	150
	征兆阶段	损伤尖端位置或附近10 mm内先变白，试件表面轻微变白	75	50
	破坏阶段	损伤处白纹向两端延伸并不断加粗，破坏时GFRP管从损伤处撕裂，断裂处呈现“Z”字型交错，随后损伤部位层叠破坏	>90	0、50、100、150

柱类型	破坏过程	试件形态	对应荷载值/%	对应冻融次数	位移及应变
无损CFFT柱	安全阶段	外观无明显变化	<65	150	位移逐渐增加，轴向及环向应变少量增长
	安全阶段	外观无明显变化	<75	50	位移逐渐增加，轴向及环向应变少量增长
	征兆阶段	缠绕方向及环向出现白色条纹，且数量和长度不断增加，颜色持续加深	65	150	轴向位移增长缓慢，应变增长变快
	征兆阶段	缠绕方向及环向出现白色条纹，且数量和长度不断增加，颜色持续加深	75	50	轴向位移增长缓慢，应变增长变快
	破坏阶段	柱身全部泛白，出现明显白色裂纹，部分GFRP出现褶皱，随后试件呈端部破坏或中部GFRP管环向开裂破坏	>90	0、50、100、150	位移迅速增大
损伤CFFT柱	安全阶段	外观无明显变化	<35	150	与无损CFFT柱一致
	安全阶段	外观无明显变化	<75	50
	征兆阶段	损伤尖端位置或附近10 mm内先变白，试件表面轻微变白	35	150
	征兆阶段	损伤尖端位置或附近10 mm内先变白，试件表面轻微变白	75	50
	破坏阶段	损伤处白纹向两端延伸并不断加粗，破坏时GFRP管从损伤处撕裂，断裂处呈现“Z”字型交错，随后损伤部位层叠破坏	>90	0、50、100、150

氯盐冻融作用下损伤GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究

Experimental study on axial compression performance of GFRP pipe concrete columns damaged under chloride salt freeze⁃thaw action

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[1]	高永红, 何家乐, 金清平. 高温对GFRP管混凝土柱轴压性能影响研究[J]. 中国塑料, 2025, 39(7): 56-62.
[2]	高永红, 陈凌峰, 金清平. 冻融环境下GFRP管混凝土柱轴压性能试验研究[J]. 中国塑料, 2023, 37(1): 74-81.

试件编号	总测点数	单参量异常点数	双参量异常点数	总异常点数
FC⁃50	24	6	2	8
FC⁃100	24	7	4	11
FC⁃150	24	10	5	15
FS⁃50	30	5	3	8
FS⁃100	30	10	3	13
FS⁃150	30	10	5	15

试件编号	总测点数	单参量异常点数	双参量异常点数	总异常点数
FC⁃50	24	6	2	8
FC⁃100	24	7	4	11
FC⁃150	24	10	5	15
FS⁃50	30	5	3	8
FS⁃100	30	10	3	13
FS⁃150	30	10	5	15