預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁結(jié)構(gòu)性能研究.pdf

1、隨著結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性日益得到重視，高性能纖維增強(qiáng)聚合物(FRP)筋的研究和應(yīng)用得以不斷深入。將FRP筋配置于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部或外部，從而替代鋼筋應(yīng)用于惡劣的環(huán)境中而不被腐蝕，是解決混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的有效途徑之一，具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 在非預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)中，由于FRP筋的彈性模量相對(duì)較低，結(jié)構(gòu)的變形較大，從而FRP筋的高強(qiáng)度一般得不到有效的發(fā)揮。為了充分發(fā)揮FRP筋輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕和抗疲勞性能好的特點(diǎn)，可以將

2、FRP筋作為預(yù)應(yīng)力筋用在各類結(jié)構(gòu)中。在發(fā)達(dá)國(guó)家，將FRP筋用作混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋在二十世紀(jì)八十年代就得到了發(fā)展，而我國(guó)則是在上世紀(jì)末本世紀(jì)初才剛剛起步。
　　 由于FRP筋是線彈性材料，而且橫向抗剪強(qiáng)度較低，所以人們自然對(duì)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗彎、抗剪和抗震性能非常地關(guān)心。本文緊緊圍繞預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)這一主題，開(kāi)展了一系列的試驗(yàn)研究和理論與數(shù)值分析工作。主要研究工作和成果如下：
　　 (1)預(yù)應(yīng)力FRP筋

3、混凝土結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀
　　 在閱讀了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，從預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的延性、抗彎曲、抗剪和長(zhǎng)期性能等方面，介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)今后擬研究的重點(diǎn)提出了自己的看法。
　　 (2)預(yù)應(yīng)力FRP筋錨具研制和FRP筋預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算
　　 參與研制出了2種組合式FRP筋錨具：夾片-粘結(jié)式錨具和夾片-套管式錨具。試驗(yàn)研究結(jié)果表明這2種錨具都具有較好的錨固效果。采用研發(fā)出的錨具對(duì)試驗(yàn)

4、所采用的FRP筋的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。提出了FRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算公式，比較了其與鋼絞線預(yù)應(yīng)力損失的不同之處。
　　 (3)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的抗彎性能研究
　　 進(jìn)行了13根混凝土梁抗彎性能的試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，對(duì)體內(nèi)有粘結(jié)、體內(nèi)、體外、有粘結(jié)和無(wú)粘結(jié)相結(jié)合的預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的抗彎承載力進(jìn)行了理論推導(dǎo)，并利用試驗(yàn)結(jié)果對(duì)本文的計(jì)算公式進(jìn)行了驗(yàn)證。利用有限元軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了模擬，并

5、且對(duì)各種參數(shù)的影響進(jìn)行了分析。
　　 (4)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁抗剪性能研究
　　 進(jìn)行了27根混凝土梁抗剪試驗(yàn)，包括分別對(duì)預(yù)應(yīng)力FRP筋無(wú)腹筋混凝土梁、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋有腹筋混凝土梁、無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，采用桁架+拱模型對(duì)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的抗剪承載力進(jìn)行了推導(dǎo)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)規(guī)范抗剪承載力計(jì)算公式進(jìn)行了修改。還采用有限元軟件ANSYS對(duì)預(yù)應(yīng)力FR

6、P筋混凝土梁的抗剪性能進(jìn)行了分析。
　　 (5)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁抗震性能研究
　　 進(jìn)行了8根混凝土梁在低周反復(fù)荷載下的試驗(yàn)，對(duì)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的破壞形態(tài)、特征荷載、滯回曲線、骨架曲線、位移延性、剛度退化和耗能能力等性能進(jìn)行了研究，并且和預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁的抗震性能進(jìn)行了對(duì)比。利用有限元軟件ANSYS對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了模擬，并對(duì)影響預(yù)應(yīng)力FRP筋抗震性能的各種參數(shù)進(jìn)行了分析。根據(jù)試驗(yàn)得出的預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土