預應力FRP筋混凝土梁結構性能研究.pdf

1、隨著結構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)筋的研究和應用得以不斷深入。將FRP筋配置于混凝土結構內部或外部，從而替代鋼筋應用于惡劣的環(huán)境中而不被腐蝕，是解決混凝土結構耐久性不足的有效途徑之一，具有廣闊的應用前景。
　　 在非預應力FRP筋混凝土結構中，由于FRP筋的彈性模量相對較低，結構的變形較大，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筋輕質高強、耐腐蝕和抗疲勞性能好的特點，可以將

2、FRP筋作為預應力筋用在各類結構中。在發(fā)達國家，將FRP筋用作混凝土結構的預應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，所以人們自然對預應力FRP筋混凝土結構的抗彎、抗剪和抗震性能非常地關心。本文緊緊圍繞預應力FRP筋混凝土結構這一主題，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)預應力FRP筋

3、混凝土結構的研究現(xiàn)狀
　　 在閱讀了大量文獻的基礎上，從預應力FRP筋混凝土結構的延性、抗彎曲、抗剪和長期性能等方面，介紹了國內外對預應力FRP筋混凝土結構的研究現(xiàn)狀，并對今后擬研究的重點提出了自己的看法。
　　 (2)預應力FRP筋錨具研制和FRP筋預應力損失計算
　　 參與研制出了2種組合式FRP筋錨具：夾片-粘結式錨具和夾片-套管式錨具。試驗研究結果表明這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筋的力學性能進行了測試。提出了FRP筋預應力混凝土結構預應力損失的計算公式，比較了其與鋼絞線預應力損失的不同之處。
　　 (3)預應力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。在試驗研究的基礎上，對體內有粘結、體內、體外、有粘結和無粘結相結合的預應力FRP筋混凝土梁的抗彎承載力進行了理論推導，并利用試驗結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)預應力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，包括分別對預應力FRP筋無腹筋混凝土梁、有粘結預應力FRP筋有腹筋混凝土梁、無粘結預應力FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪性能進行了試驗研究。在試驗研究的基礎上，采用桁架+拱模型對預應力FRP筋混凝土梁的抗剪承載力進行了推導，并根據(jù)試驗結果對規(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對預應力FR

6、P筋混凝土梁的抗剪性能進行了分析。
　　 (5)預應力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荷載下的試驗，對預應力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，并且和預應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對試驗結果進行了模擬，并對影響預應力FRP筋抗震性能的各種參數(shù)進行了分析。根據(jù)試驗得出的預應力FRP筋混凝土