新型FRP筋預應力混凝土結構的研究.pdf

1、將FRP筋配置于混凝土內或混凝土外，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，具有廣闊的應用前景。本文緊緊圍繞FRP筋預應力混凝土結構這一主題，開展了一系列的試驗研究和理論分析工作，包括FRP筋的力學性能、FRP筋的預應力損失計算、有粘結預應力FRP筋混凝土梁的受彎性能、無粘結預應力FRP筋混凝土梁的受彎性能、體外預應力FRP筋混凝土梁的靜力和疲勞受彎性能、FRP筋預應力混凝土結構的應變監(jiān)測、預應力

2、FRP筋的錨固體系等七個方面。主要研究內容和成果如下： 1.FRP筋力學性能的研究?；诖罅课墨I的研究數(shù)據(jù)，對FRP筋的短期力學性能及在不同環(huán)境下的長期性能作了較全面的評價。比較了碳纖維(CFRP)筋、芳綸纖維(AFRP)筋、玻璃纖維(GFRP)筋性能的異同以及FRP筋與高強鋼絲(絞線)性能的異同，并提出了FRP筋合理應用的建議。通過短期性能試驗，分析了加載歷史和加載速率對AFRP筋應力-應變關系的影響。通過松弛性能試驗，得到了

3、AFRP筋松弛率與應力比關系的模型。 2.FRP筋的預應力損失計算。提出了FRP筋預應力混凝土的預應力損失的計算公式，比較了其與鋼絞線預應力混凝土的不同之處，并分析了低松弛鋼絞線、CFRP筋和AFRP筋各項預應力損失的大小關系。 3.有粘結預應力FRP筋混凝土梁的受彎承載力分析。提出了FRP筋的張拉控制應力上限值及其確定方法。采用了FRP筋的短期和長期性能參數(shù)對界限受壓區(qū)高度作出分析，提出了有粘結預應力FRP筋混凝土梁受

4、彎承載力的計算公式，并指出其與有粘結預應力鋼絞線混凝土梁的不同之處。 4.無粘結及體外預應力FRP筋混凝土梁的受彎承載力分析。以現(xiàn)有無粘結預應力筋應力增量計算公式為基礎，形式上統(tǒng)一了應力減小系數(shù)法和塑性鉸區(qū)長度法，并提出了修正的無粘結預應力筋應力增量的計算公式?；谧冃螀f(xié)調關系，推導了不同預應力筋布置方式和轉向塊布置方式下體外預應力FRP筋應力增量的計算公式，重點分析了預應力筋和轉向塊的布置方式、預應力筋彈性模量、截面剛度及有效

5、預應力大小等參數(shù)對體外預應力FRP筋混凝土梁受彎承載力的影響。分析無粘結預應力筋與體外預應力筋之間、體外預應力混凝土梁與體外預應力加固鋼筋混凝土梁之間受力上的異同。 5.有粘結、無粘結及體外預應力AFRP筋混凝土梁的受彎性能試驗研究。進行了22根梁的試驗研究。在試驗基礎上，對有粘結預應力FRP筋混凝土梁、無粘結預應力FRP筋混凝土梁及體外預應力FRP筋加固鋼筋混凝土梁的受彎性能進行了研究，分析了預應力筋采用FRP筋后帶來的變化，

6、受彎性能的影響因素，以及有粘結、無粘結、體外預應力筋受力上的差異，對本文所提出的理論計算公式進行了驗證。通過體外預應力AFRP筋加固鋼筋混凝土梁疲勞性能的試驗，研究了AFRP筋的疲勞性能以及體外AFRP筋加固鋼筋混凝土梁的疲勞性能。理論分析和試驗研究了轉向塊設置對FRP筋強度發(fā)揮的影響。 6.光纖技術應用于FRP筋預應力混凝土結構測試的研究。聯(lián)合應用FBG和BOTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)對體外預應力AFRP筋加固鋼筋混凝土梁的靜、

7、動應變進行了測試研究，探討了光纖傳感技術應用于FRP混凝土結構健康監(jiān)測的可行性。通過與傳統(tǒng)測試技術的對比，探討了光纖傳感測試技術用于FRP混凝土結構的健康監(jiān)測的先進性。 7.預應力FRP筋的錨固體系的研究。安全、經(jīng)濟的錨固技術的開發(fā)是將預應力FRP筋應用到實際結構的關鍵之一，本文進行了錨固體系的試驗研究，并將所研制的部分錨具成功的應用于構件試驗當中。對比了FRP筋的錨固與鋼筋錨固質的不同后，指出了FRP筋錨固體系進一步研究的方向