無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁試驗與分析.pdf

1、纖維增強聚合物（FRP）筋具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等特點，作為增強材料替代鋼筋在混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用，可有效避免因鋼筋銹蝕引起的混凝土結(jié)構(gòu)承載力的下降和耐久性的降低，降低工程維護費用。
　　FRP筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系始終呈線彈性，因此，F(xiàn)RP筋作預(yù)應(yīng)力筋或非預(yù)應(yīng)力筋的混凝土構(gòu)件延性性能較差。為解決這一問題，作者以CFRP筋作無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋、同時配置一定數(shù)量的非預(yù)應(yīng)力鋼筋，設(shè)計制作了4根無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁和9根兩跨無粘結(jié)C

2、FRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁，通過靜載試驗考察這類構(gòu)件的受力性能，取得以下幾方面的研究成果：
　　CFRP筋的弱抗剪性能為張拉與錨固帶來困難，為解決這一問題，作者提出了一種CFRP筋張拉與錨固方法：利用XM15-1夾片錨具作為錨固無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力CFRP筋的基本受力裝置，為防止夾片對CFRP筋的局部剪切破壞，在CFRP筋與錨具夾片之間設(shè)置具有一定長度和剛度的鋼套管以分散夾片對CFRP筋的局部夾持作用。為保證對CFRP筋足夠的夾持力，

3、可在CFRP筋與鋼套管之間填充粘結(jié)強度較高的環(huán)氧樹脂膠。為確保環(huán)氧樹脂膠能與CFRP筋粘結(jié)充份，鋼管可以采用兩半圓鋼管拼接。為了檢驗這種錨固方法的可行性，制作了兩組（每組7根）CFRP筋—錨具組裝件試件，第一組組裝件CFRP筋直徑8mm，第二組組裝件CFRP筋直徑10mm。在穿心式千斤頂上完成了試件的靜載試驗，試驗結(jié)果表明：采用這種錨固方法是可行的。
　　CFRP筋力學(xué)性能與鋼筋不同，為考察無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件

4、的受力性能，本文對所設(shè)計制作的4根無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁進行了兩點集中加載試驗，在對試驗數(shù)據(jù)進行分析的基礎(chǔ)上，提出了無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土簡支梁中無粘結(jié)CFRP筋在使用階段和正截面承載能力極限狀態(tài)時的應(yīng)力增量計算公式；確定了無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁開裂彎矩M與剛度計算終點對應(yīng)彎矩crM的比k值α，根據(jù)實測荷載撓度曲線并結(jié)合基于雙折線理論的剛度計算模式，提出了這類構(gòu)件在荷載效應(yīng)標準組合作用下短期剛度計算

5、公式；通過確定無粘結(jié)CFRP筋等效為有粘結(jié)鋼筋的換算系數(shù)fη，為合理計算無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土梁按荷載效應(yīng)標準組合計算的裂縫截面處縱向受拉筋等效應(yīng)力
　　σ提供了可能，同時探索了這類梁裂縫分布規(guī)律和平均裂縫間距計算方sk法。
　　為考察無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁塑性性能，對作者所設(shè)計制作的9根兩跨無粘結(jié)CFRP筋部分預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁進行每跨三分點同時加載試驗。在對試驗數(shù)據(jù)進行分析的基礎(chǔ)上，明確了以中支

6、座控制截面受壓混凝土達到極限壓應(yīng)變?yōu)闃酥镜脑O(shè)計用承載能力極限狀態(tài)和以連續(xù)梁達到承載力極限破壞為標志的真實承載能力極限狀態(tài)；建立了使用階段無粘結(jié)CFRP筋應(yīng)力增量計算公式、設(shè)計用承載能力極限狀態(tài)無粘結(jié)CFRP筋應(yīng)力增量計算公式、以及真實承載能力極限狀態(tài)無粘結(jié)CFRP筋應(yīng)力增量計算公式。獲得了中支座縱向鋼筋屈服后分別與設(shè)計用承載能力極限狀態(tài)和真實承載能力極限狀態(tài)相對應(yīng)的塑性鉸區(qū)長度實測值，進而擬合得到這兩種極限狀態(tài)下等效塑性鉸區(qū)長度的計算公