淺論frp筋力學(xué)性能及其混凝土梁受彎性能研究

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1、天津大學(xué)博士學(xué)位論文FRP筋力學(xué)性能及其混凝土梁受彎性能研究姓名:徐新生申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:博士專(zhuān)業(yè):結(jié)構(gòu)工程指導(dǎo)教師:王鐵成20070501摘要鋼筋銹蝕是結(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(wèn)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(FiberReinforcedPlastics)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(kāi)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(méi)有屈服點(diǎn)和塑性階段

2、,會(huì)發(fā)生脆性破壞。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(duì)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(kāi)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(duì)FRP筋混凝土受彎構(gòu)件的受力變形全過(guò)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993MPa),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(wú)明顯的塑性階段;提出了應(yīng)

3、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(lèi)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(kāi)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(duì)撓度影響較大,混凝土強(qiáng)度和荷載類(lèi)型的影響較小。4.FRP筋混凝土梁破壞分為兩種破壞模式

4、,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.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。提出的FRP筋混凝土梁的設(shè)計(jì)方法可作為FI心筋混凝土梁的設(shè)計(jì)參考。關(guān)鍵詞:FRP筋,復(fù)合材料,混凝土結(jié)構(gòu),混雜效應(yīng),數(shù)值分析,拉伸性能,錨固,受彎性能ABSTRACTTheerosionofsteelbars,whichcallresultinthefailureofbearingcapacityoftheRCstructures.hasalsobeenconsideredtobeachieffactortOaf

5、fectthelirespanandthedurability嬲well.Therefore.high-performancefibersincludingcarbonandglass,withlightwei曲t,hi曲strength,resistancetoerosion,fatigueorelectro-magneticradiation,whichCanbemadeintoFRPbarswithspecialtechnique.callreplacesteelbarsinconcretestructures.However,asatypeofelas

6、ticmaterial.itssuddenrupturewithoutanyyieldingpointorplasticpropertyintheultimatestageoftensionwillcausetheunexpectedfailureofflexuralmembers.ItisofgreatimportancetostudymechanicalpropertyofFRPbarsaswell勰theflexuralpropertyandfailuremechanismofFRP.reinforcedconcretebeams.Inthispaper

7、,themanufacturingandanchorageoftheFRPbarsarestudied,andanewtypeofFRPbarisreserchedanddeveloped.ExperimentsareconductedtostudythemechanicalpropertyofFRPbarsandtheflexuralpropertyofFRP.reinforcedconcretebeams.WealsomakeFEManalysisofthewholeprocessofthedeformationofthebeams.Itisindicat

8、edthat:1.Incontrast

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