CFRP預應力筋超高性能混凝土梁受力性能研究.pdf

1、高級復合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics-碳纖維增強聚合物/塑料)和超高性能混凝土RPC(Reactive Powder Concrete-活性粉末混凝土)是土木工程領(lǐng)域極具應用前景的新型建筑材料。CFRP和RPC均具有優(yōu)異的性能，如高強、耐久性好等。采用這兩種新型材料可形成一種高效、耐久的配筋混凝土結(jié)構(gòu)，對于克服鋼筋銹蝕的缺陷實現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的高耐久性以及減輕配筋混凝土結(jié)構(gòu)的

2、自重以提高結(jié)構(gòu)抵抗使用荷載的有效性、增大結(jié)構(gòu)的跨越能力均具有重要的意義。 本文依托國家自然科學基金資助項目“配置碳纖維(CFRP)預應力筋超高性能混凝土梁的受力性能”和教育部優(yōu)秀青年教師資助基金“配置碳纖維(CFRP)預應力筋高性能混凝土梁的受力性能”對CFRP配筋超高性能混凝土結(jié)構(gòu)進行了系列試驗研究和理論分析，旨在提出一種高效、耐久的配筋混凝土結(jié)構(gòu)型式。主要的研究工作如下： (1) 完成了CFRP筋材性試驗，松弛試驗以

3、及熱水養(yǎng)護材性試驗。試驗結(jié)果表明，CFRP筋的松弛損失較小，288h松弛率僅約為1.9％；在80±2℃的熱水中放置48h對CFR-P筋強度基本不影響。 (2) 進行了RPC單調(diào)加載和重復加載應力—應變?nèi)€試驗，得到了RPC穩(wěn)定的受壓應力—應變?nèi)€。試驗結(jié)果表明RPC具有良好的受壓變形性能，就所使用的配比而言，RPC峰值應變可達3500με，極限壓應變可達4500με?；谠囼灲Y(jié)果建立了RPC單軸受壓本構(gòu)方程，以及重復荷載作用

4、下RPC應力—應變?nèi)€方程，其結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好。 (3)完成了4根CFRP預應力筋高強混凝土梁、6根預應力鋼絞線RPC梁和6根CFRP預應力筋RPC梁試驗研究。研究參數(shù)主要有：混凝土類型、PPR、預應力筋類型、張拉控制應力和梁跨高比。根據(jù)試驗結(jié)果對試驗梁的受力過程、預應力筋應力增量、破壞模式等進行了較詳細的分析和討論。試驗結(jié)果表明RPC梁具有良好的延性和極限變形能力，預應力鋼絞線RPC梁的跨中極限變形可達到梁跨徑的1/3

5、4～1/42，CFRP預應力筋RPC梁的跨中極限變形可達到梁跨徑的1/30～1/72。 (4)在試驗梁的基礎上，探討了CFRP配筋梁、RPC梁的裂縫分布及其發(fā)展。RPC梁表現(xiàn)出了良好的裂縫分布形態(tài)，平均裂縫間距較小?；贕ergelv-Lutz裂縫寬度公式提出了應變修正系數(shù)ξ來建立RPC梁的裂縫計算公式以及采用FRP筋與混凝土之間粘結(jié)修正系數(shù)k<,b>和FRP筋與普通鋼筋彈性模量比建立了FRP結(jié)構(gòu)的裂縫計算公式，計算結(jié)果與試驗結(jié)

6、果符合較好。 (5) 采用名義屈服位移研究了部分預應力鋼絞線RPC梁的延性性能，并應用基于能量觀點引入的延性指標對FRP結(jié)構(gòu)的延性性能進行了研究。 (6) 對試驗梁進行了非線性全過程、簡化分析，在此基礎上，利用提出的分析方法對模型梁的延性和極限變形進行了比較詳細的參數(shù)分析研究。 (7) 在CFRP配筋普通高強混凝土梁、預應力RPC梁以及CFRP預應力筋RPC梁彎曲性能試驗的基礎上，進行了梁的受彎承載能力計算，與試