碳纖維筋增強鋼筋混凝土框架豎向荷載下受力性能試驗研究(1)

1、ExperimentalStudyonPerformanceoftheConcreteFrameReinforcedwithCFRPBarsBlendwithSteelundertheVerticalForceAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYFeiCajunSupervisedbyZhangJiwenSchoo

2、lofCivilEngineeringSoutheastUniversityJuly1st2015摘要摘要鋼筋混凝土因其成本低、來源廣、性能優(yōu)越等特點而廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。但是，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋銹蝕的問題限制了該結(jié)構(gòu)在腐蝕性環(huán)境下的應(yīng)用。CH心筋與鋼筋混合配筋混凝土結(jié)構(gòu)綜合利用了鋼筋較好的延性和CH心筋抗拉強度高、耐腐蝕性強的優(yōu)點：一方面混合配筋混凝土結(jié)構(gòu)將CH心筋配置在構(gòu)件易被腐蝕的外側(cè)及邊角區(qū)，可較好地解決結(jié)構(gòu)在腐蝕環(huán)境下鋼筋銹

3、蝕的問題：另一方面鋼筋可增加結(jié)構(gòu)的延性，不但解決了純CH沖筋混凝土結(jié)構(gòu)延性較差的問題，而且減小了該結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)下裂縫寬度和撓度過大的問題。所以混合配筋形式是一種較為理想的結(jié)構(gòu)配筋形式。論文對CH心筋與鋼筋混合配筋混凝土構(gòu)件進行了理論研究，主要研究內(nèi)容如下：得到了混合配筋混凝土受彎構(gòu)件的三種破壞模式；推出了混合配筋受彎構(gòu)件的承載力計算公式及最大最小配筋率計算公式；分析了混合配筋壓彎構(gòu)件的兩種破壞模式、混合配筋壓彎構(gòu)件的承載力計算公式和

4、CFRP配筋截面積比丫p對CFRP筋強度利用率的影響，并給出了CFRP筋強度利用率的設(shè)計建議；基于條帶法，得到了混合配筋受彎構(gòu)件及壓彎構(gòu)件截面的彎矩曲率(Mqo)曲線，并在此基礎(chǔ)上，分析了混凝土強度￡、構(gòu)件截面有效高度ho、綜合配筋率P、配筋比丫p、軸壓比p及CFRP筋彈性模量Ef等參數(shù)對混合配筋混凝土構(gòu)件受力性能的影響。論文在理論研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計了四組框架(兩組混合配筋混凝土框架、一組鋼筋混凝土框架及一組CFRP筋混凝土框架)，并且

5、進行了豎向荷載下的試驗研究，Opensees有限元分析結(jié)果與試驗實測數(shù)據(jù)表明：不同的配筋比丫p對框架在豎向荷載下的受力性能有較大影響。在適筋破壞范圍內(nèi)，若混合配筋混凝土框架梁的綜合配筋率p相等，則配筋比1rD越大，框架的承載力越大，但是其半塑性鉸發(fā)展速率會越慢，半塑性鉸長度越小，塑性內(nèi)力重分布現(xiàn)象越不明顯：對混合配筋框架梁的變形及耗能能力進行分析，得出了混合配筋框架梁的耗能系數(shù)及塑性指標(biāo)，通過利用耗能系數(shù)及塑性指標(biāo)對混合配筋框架梁的耗能

6、e_“FJE力及延性進行比較；根據(jù)框架梁配筋比丫D對調(diào)幅系數(shù)B的影響，借鑒鋼筋混凝土規(guī)范給出了混合配筋框架設(shè)計中需要采用塑性內(nèi)力重分布的配筋比最大值的建議值。最終論文利用ABAQUS有限元軟件對四組試驗框架進行豎向荷載下的受力模擬分析，將混合配筋框架梁半塑性鉸長度的模擬結(jié)果同試驗值進行了對比。通過數(shù)值模擬，得到了混合配筋混凝土框架豎向荷載撓度曲線及半塑性鉸長度。所建立的模型結(jié)果與理論分析結(jié)果較為吻合，說明數(shù)值模擬及計算公式具有一定的可靠