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筋的彈性模量相對較低，結(jié)構(gòu)的變形較大，從而FRP筋的高強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、耐腐蝕和抗疲勞性能好的特點，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)達國家，將FRP筋用作混凝土結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力筋在二十世紀八十年代就得到了發(fā)展，而我國則是在上世紀末本世紀初才剛剛起步。
　　 由于FRP筋是線彈性材料，而且橫向抗剪強度較低，所以人們自然對預(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，開展了一系列的試驗研究和理論與數(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、抗剪和長期性能等方面，介紹了國內(nèi)外對預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀，并對今后擬研究的重點提出了自己的看法。
　　 (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)出的錨具對試驗

4、所采用的FRP筋的力學(xué)性能進行了測試。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
　　 進行了13根混凝土梁抗彎性能的試驗研究。在試驗研究的基礎(chǔ)上，對體內(nèi)有粘結(jié)、體內(nèi)、體外、有粘結(jié)和無粘結(jié)相結(jié)合的預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的抗彎承載力進行了理論推導(dǎo)，并利用試驗結(jié)果對本文的計算公式進行了驗證。利用有限元軟件對試驗結(jié)果進行了模擬，并

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

6、P筋混凝土梁的抗剪性能進行了分析。
　　 (5)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁抗震性能研究
　　 進行了8根混凝土梁在低周反復(fù)荷載下的試驗，對預(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行了對比。利用有限元軟件ANSYS對試驗結(jié)果進行了模擬，并對影響預(yù)應(yīng)力FRP筋抗震性能的各種參數(shù)進行了分析。根據(jù)試驗得出的預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土