新型FRP筋混凝土梁受彎性能研究.pdf

1、鋼筋混凝土作為一種優(yōu)良的傳統(tǒng)建筑材料被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)中，而處在惡劣環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(如在沿海建筑、橋梁結(jié)構(gòu)等)則存在耐久性方面的問題；為彌補(bǔ)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)這一缺陷，人們?cè)陂L(zhǎng)期的工程實(shí)踐中曾總結(jié)出了多種方法和對(duì)策，但其效果不甚理想。目前，新型高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋(Fiber Reinforced polymer tendon簡(jiǎn)稱 FRP 筋)混凝土結(jié)構(gòu)，因?yàn)?FRP 筋具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和輕質(zhì)高強(qiáng)等特性，使 FRP 筋

2、混凝土結(jié)構(gòu)自上世紀(jì) 90 年代以來得到了土木工程界的普遍的接受，并成為研究熱點(diǎn)之一。 為了進(jìn)一步對(duì)FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能進(jìn)行研究，本文對(duì)5根CFRP 筋混凝土簡(jiǎn)支梁和 6 根 GFRP 筋混凝土簡(jiǎn)支梁的受彎性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)研究中，主要考慮了FRP筋配筋率對(duì)梁破壞情況的影響，測(cè)試了試件的開裂荷載、裂縫的開展、各級(jí)荷載下 FRP 筋的應(yīng)變以及試件的極限荷載，驗(yàn)證了平截面假定，分析了撓度變化的特性。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，

3、給出了 FRP 筋混凝土梁的極限承載力、最小配筋率、裂縫寬度和剛度的計(jì)算方法；提出FRP筋混凝土梁計(jì)算理論是基于應(yīng)力的計(jì)算方法，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，表明本文所提出的計(jì)算方法是可行的。根據(jù)FRP筋混凝土受彎構(gòu)件的特性，引入變形性能與承載力相結(jié)合的綜合指標(biāo)對(duì)FRP筋混凝土構(gòu)件受彎性能進(jìn)行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了以剛度和抗裂度為控制并考慮承載能力的FRP筋混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)新方法。 同時(shí)本文針對(duì)非預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝

4、土存在較大裂縫和撓度的特性進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的抗彎性能的試驗(yàn)研究和理論分析。試驗(yàn)研究中進(jìn)行了2根CFRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁和2根GFRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的靜力荷載試驗(yàn)。試驗(yàn)中考慮了張拉控制應(yīng)力、非預(yù)應(yīng)力鋼筋配筋率等因素的影響，測(cè)試了預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的開裂荷載、極限荷載、荷載～撓度曲線、FRP筋和普通鋼筋的應(yīng)變發(fā)展?fàn)顩r、平截面假定情況和裂縫發(fā)生發(fā)展情況?？偨Y(jié)出預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的分三個(gè)階段工作的特性及主要影響因素

5、。通過理論分析進(jìn)一步討論了FRP筋混凝土梁分三個(gè)階段工作的力學(xué)原理，提出了預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的極限承載能力計(jì)算方法和短期剛度和裂寬的計(jì)算方法。并用本文提出的計(jì)算方法所得結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，證明了本文的計(jì)算方法是準(zhǔn)確有效的。 通過試驗(yàn)研究和理論分析，本文認(rèn)為FRP筋混凝土梁具有良好的承載能力，變形能力能夠滿足正常使用的要求，由于FRP筋的彈性模量較低，特別是GFRP筋，使得FRP筋混凝土梁的撓度和裂縫寬度較大，通過施