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纤维增强复合材料(FiberReinforcedPlastic/Polymer，简称FRP)因其优异的力学性能和耐腐蚀性能，在土木工程等领域得到了广泛的应用。现今，随着人们对美好生活需要的日益增长，使用FRP替代传统钢材，是实现建筑、桥梁等结构轻量化、大跨度和长寿命发展的重要举措之一。而玄武岩纤维增强复合材料(BasaltFiberReinforcedPlastic/Polymer，简称BFRP)作为一种新型绿色环保的高性能FRP材料，逐渐成为近年来研究的热点。
鉴于BFRP筋在实际工程应用中可能遭遇到碰撞、冲击、爆炸、地震等动态荷载，以及受到高温(火灾)环境的影响，本文试验研究了BFRP筋的动态及高温性能。采用MTS万能试验机，INSTRON高速拉伸试验机等装置对BFRP筋的力学参数进行了测试，利用数字图像相关(DIC)技术，扫描电子显微镜(SEM)，热重-热差分析仪等分析方法揭示了BFRP筋的破坏过程及损伤演变规律，并结合结构可靠度设计理论建立了BFRP筋的拉伸强度模型。本文的主要研究内容及相关成果如下：
(1)对不同锚具形式(夹片式锚具和粘结型锚具)，不同粘结介质(RPC和环氧树脂胶)和不同锚固长度(40mm，60mm，80mm，100mm，150mm，200mm和250mm)的BFRP筋试件进行锚固性能分析。结果表明，采用夹片式锚具的BFRP筋试件发生剪切破坏；当采用粘结型锚具的BFRP筋试件的锚固长度小于临界锚固长度时，BFRP筋发生拔出破坏，通过计算得到了BFRP筋与不同的粘结介质之间的粘结强度和临界锚固长度；当锚固长度接近临界锚固长度时，试件主要发生先撕裂后拔出破坏；而当锚固长度大于临界锚固长度时，BFRP筋主要发生炸裂破坏，由此计算得到了BFRP筋的拉伸性能参数。
(2)利用MTS万能试验机对BFRP筋的拉伸性能和剪切性能进行试验研究，得到了BFRP筋的拉伸强度，弹性模量，极限应变，韧性，剪切强度，剪切变形等基本力学性能参数，分析其破坏模式并探讨粘结介质(RPC和环氧树脂胶)、锚固长度(150mm，200mm和250mm)和测试长度(100mm，200mm，300mm，400mm和500mm)对BFRP筋拉伸性能的影响。结果表明，粘结介质对BFRP筋拉伸性能的测定有一定的影响；BFRP筋的拉伸强度、极限应变和韧性随着锚固长度和测试长度的增加而减小，弹性模量则变化不大。
(3)利用INSTRON高速拉伸试验机对BFRP筋的动态拉伸性能进行试验研究，同时采用DIC技术对其动态拉伸过程进行分析，通过SEM对其破坏形貌进行表征，选取Gauss分布与两参数Weibull分布模型量化其拉伸强度的随机变化规律，并基于一定可靠度的概率分布关系对其动态拉伸强度进行分析。结果表明，BFRP筋的拉伸性能与应变率(1.5×10-4s-1~28.98s-1)有显著的相关性；随着应变率的增加，BFRP筋的的拉伸强度、弹性模量和韧性增大，极限应变和最大应变减小，且破坏区域更加分散，产生第一条裂缝的相对时间越短，断裂面愈发粗糙等。在实际工程应用中，使用Weibull分布可以更好地描述BFRP筋的拉伸强度，能有效提高结构的安全性。
(4)对BFRP筋的高温拉伸性能和剪切性能进行试验研究，探究了不同处理温度(20℃~500℃)对其破坏模式和力学性能参数的影响。同时采用热重-热差分析仪对BFRP筋的热性能进行分析，研究其在高温下的热分解特性和损伤演变规律。结果表明，BFRP筋的拉伸和剪切性能与处理温度呈明显的相关性；不同温度处理后的BFRP筋表面和内部均有明显的颜色和形貌变化；当处理温度低于100℃时，BFRP筋的拉伸性能变化不明显；当处理温度高于200℃时，BFRP筋的拉伸性能退化显著，且拉伸强度，弹性模量和韧性均有不同程度的降低；当处理温度低于300℃时，BFRP筋的剪切性能退化不明显；当处理温度高于400℃时，BFRP筋的剪切强度退化显著，且破坏模式发生改变；BFRP筋的热分解过程能够很好地解释BFRP筋的拉伸和剪切强度与处理温度的关系。
鉴于BFRP筋在实际工程应用中可能遭遇到碰撞、冲击、爆炸、地震等动态荷载，以及受到高温(火灾)环境的影响，本文试验研究了BFRP筋的动态及高温性能。采用MTS万能试验机，INSTRON高速拉伸试验机等装置对BFRP筋的力学参数进行了测试，利用数字图像相关(DIC)技术，扫描电子显微镜(SEM)，热重-热差分析仪等分析方法揭示了BFRP筋的破坏过程及损伤演变规律，并结合结构可靠度设计理论建立了BFRP筋的拉伸强度模型。本文的主要研究内容及相关成果如下：
(1)对不同锚具形式(夹片式锚具和粘结型锚具)，不同粘结介质(RPC和环氧树脂胶)和不同锚固长度(40mm，60mm，80mm，100mm，150mm，200mm和250mm)的BFRP筋试件进行锚固性能分析。结果表明，采用夹片式锚具的BFRP筋试件发生剪切破坏；当采用粘结型锚具的BFRP筋试件的锚固长度小于临界锚固长度时，BFRP筋发生拔出破坏，通过计算得到了BFRP筋与不同的粘结介质之间的粘结强度和临界锚固长度；当锚固长度接近临界锚固长度时，试件主要发生先撕裂后拔出破坏；而当锚固长度大于临界锚固长度时，BFRP筋主要发生炸裂破坏，由此计算得到了BFRP筋的拉伸性能参数。
(2)利用MTS万能试验机对BFRP筋的拉伸性能和剪切性能进行试验研究，得到了BFRP筋的拉伸强度，弹性模量，极限应变，韧性，剪切强度，剪切变形等基本力学性能参数，分析其破坏模式并探讨粘结介质(RPC和环氧树脂胶)、锚固长度(150mm，200mm和250mm)和测试长度(100mm，200mm，300mm，400mm和500mm)对BFRP筋拉伸性能的影响。结果表明，粘结介质对BFRP筋拉伸性能的测定有一定的影响；BFRP筋的拉伸强度、极限应变和韧性随着锚固长度和测试长度的增加而减小，弹性模量则变化不大。
(3)利用INSTRON高速拉伸试验机对BFRP筋的动态拉伸性能进行试验研究，同时采用DIC技术对其动态拉伸过程进行分析，通过SEM对其破坏形貌进行表征，选取Gauss分布与两参数Weibull分布模型量化其拉伸强度的随机变化规律，并基于一定可靠度的概率分布关系对其动态拉伸强度进行分析。结果表明，BFRP筋的拉伸性能与应变率(1.5×10-4s-1~28.98s-1)有显著的相关性；随着应变率的增加，BFRP筋的的拉伸强度、弹性模量和韧性增大，极限应变和最大应变减小，且破坏区域更加分散，产生第一条裂缝的相对时间越短，断裂面愈发粗糙等。在实际工程应用中，使用Weibull分布可以更好地描述BFRP筋的拉伸强度，能有效提高结构的安全性。
(4)对BFRP筋的高温拉伸性能和剪切性能进行试验研究，探究了不同处理温度(20℃~500℃)对其破坏模式和力学性能参数的影响。同时采用热重-热差分析仪对BFRP筋的热性能进行分析，研究其在高温下的热分解特性和损伤演变规律。结果表明，BFRP筋的拉伸和剪切性能与处理温度呈明显的相关性；不同温度处理后的BFRP筋表面和内部均有明显的颜色和形貌变化；当处理温度低于100℃时，BFRP筋的拉伸性能变化不明显；当处理温度高于200℃时，BFRP筋的拉伸性能退化显著，且拉伸强度，弹性模量和韧性均有不同程度的降低；当处理温度低于300℃时，BFRP筋的剪切性能退化不明显；当处理温度高于400℃时，BFRP筋的剪切强度退化显著，且破坏模式发生改变；BFRP筋的热分解过程能够很好地解释BFRP筋的拉伸和剪切强度与处理温度的关系。