FRP筋力學(xué)性能及其混凝土梁受彎性能研究.pdf

1、鋼筋銹蝕是結(jié)構(gòu)喪失承載力，影響預(yù)期使用壽命的主要因素，也是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的一個(gè)重要問題。碳素、芳綸、玻璃等高性能連續(xù)纖維具有耐腐蝕、重量輕、強(qiáng)度高、抗電磁輻射、抗疲勞等一系列優(yōu)良特性，采用拉擠工藝制成的FRP筋(Fiber Reinforced Plastics)可以替代或部分替代鋼筋用于混凝土結(jié)構(gòu)工程中，具有很高的開發(fā)價(jià)值。但是，F(xiàn)RP筋是彈性體，到達(dá)抗拉極限強(qiáng)度時(shí)突然斷裂，用于普通混凝土梁時(shí)，沒有屈服點(diǎn)和塑性階段，會(huì)發(fā)生脆

2、性破壞。因此，研究FRP筋力學(xué)性能及其混凝土梁抗彎性能，分析FRP筋混凝土梁在荷載作用下的彎曲性能和破壞機(jī)理，對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義。 本文研究了FRP筋的成型方法、錨固方法，研制開發(fā)了新的FRP筋；進(jìn)行了FRP筋基本力學(xué)性能和FRP筋混凝土梁抗彎性能試驗(yàn)分析，對FRP筋混凝土受彎構(gòu)件的受力變形全過程進(jìn)行了有限元分析，結(jié)果表明： 1.與鋼筋相比，F(xiàn)RP筋抗拉強(qiáng)度高(本文CFRP筋抗拉強(qiáng)度為1779MPa，GFRP筋為9

3、93MPa)，彈性模量低，延伸率小；單一纖維FRP筋拉伸破壞為斷裂破壞，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系破壞前基本呈直線關(guān)系，無明顯的塑性階段；提出了應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)模型及設(shè)計(jì)指標(biāo)。 2.兩種抗拉強(qiáng)度、延伸率和極限應(yīng)變均不相同的纖維混雜形成的HFRP筋，只要低延伸率纖維的體積數(shù)低于其臨界體積數(shù)，二者混雜后的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系就會(huì)出現(xiàn)類似于鋼材的“屈服平臺(tái)”；給出了HFRP筋臨界體積數(shù)、抗拉強(qiáng)度、彈性模量設(shè)計(jì)公式。 3.研究了FRP筋混凝土梁變形

4、特征和破壞機(jī)理，截面應(yīng)變基本符合平截面變化；初始裂縫寬度大，開展位置高，裂縫發(fā)展較快，分布均勻；撓度變化大，荷載-撓度曲線近似雙直線變化；FRP筋的抗拉剛度(彈性模量×截面積)和梁的截面高度對撓度影響較大，混凝土強(qiáng)度和荷載類型的影響較小。 4.FRP筋混凝土梁破壞分為兩種破壞模式，基于平截面假定，提出了兩種破壞模式下FRP筋混凝土梁正截面承載力計(jì)算公式；以雙直線的彎矩一曲率關(guān)系模型為基礎(chǔ)提出了撓度計(jì)算公式，與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。提