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1、FRP筋橡膠集料混凝土梁受彎性能試驗(yàn)研究ExperimentalStudyonFlexuralBehaviorofFRP-reinforcedCrumbRubberConcreteBeams學(xué)科專業(yè)：土木工程作者姓名：王菲指導(dǎo)教師：趙秋紅教授天津大學(xué)建筑工程學(xué)院二零一七年十二月摘要由于纖維增強(qiáng)復(fù)合筋（FiberReinforcedPolymer，簡(jiǎn)稱FRP筋）輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性能良好等優(yōu)越性能，將其代替鋼筋用于增強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)中，可解決鋼筋腐蝕造成的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問(wèn)題。而由于FRP筋為彈性模量較低的線彈性材料，F(xiàn)RP筋混凝土梁相比
2、鋼筋混凝土梁在使用狀態(tài)下裂縫加寬、撓度增大，且破壞時(shí)呈脆性特征。橡膠集料混凝土（CrumbRubberConcrete，簡(jiǎn)稱CRC）是一種將橡膠微粒摻入水泥混凝土中制得的新型環(huán)保混凝土，具有良好的抗裂性能和變形能力。將FRP筋與橡膠集料混凝土相結(jié)合，有望充分利用橡膠集料混凝土良好的變形能力和FRP筋的抗拉強(qiáng)度，提高FRP筋混凝土梁的抗裂性能，改善其脆性破壞特征，進(jìn)一步推動(dòng)FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用及發(fā)展。本文研究了FRP筋和等強(qiáng)設(shè)計(jì)的橡膠集料混凝土的材料力學(xué)性能，設(shè)計(jì)6根混凝土簡(jiǎn)支梁，探究梁在兩點(diǎn)單調(diào)對(duì)稱荷載作用下的受彎性能；利用大
3、型通用軟件ABAQUS對(duì)FRP筋橡膠集料混凝土梁進(jìn)行了數(shù)值模擬和參數(shù)分析，討論了橡膠摻量、配筋率、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和截面高度等因素對(duì)FRP筋橡膠集料混凝土梁受彎性能的影響；同時(shí)結(jié)合理論計(jì)算結(jié)果，提出FRP筋橡膠集料混凝土梁的設(shè)計(jì)建議。結(jié)果表明：（1）通過(guò)配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)和橡膠顆粒改性處理的方法，可以得到與普通混凝土等強(qiáng)的橡膠集料混凝土。將等強(qiáng)設(shè)計(jì)的橡膠集料混凝土應(yīng)用于FRP筋混凝土梁中，通過(guò)梁的受彎試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與FRP筋普通混凝土梁相比，F(xiàn)RP筋橡膠集料混凝土梁的極限受彎承載力提高，抗裂性能提高，變形能力增大，延性破壞特征更加明顯。（2
4、）利用ABAQUS可以較好地模擬分析FRP筋橡膠集料混凝土梁的受彎性能。橡膠摻量增加可提高FRP筋混凝土梁的開(kāi)裂荷載達(dá)28%，提高極限受彎承載力最高可達(dá)10%，可改善梁破壞時(shí)的脆性特征。增大配筋率可提高梁的抗彎剛度、極限受彎承載力，對(duì)梁的開(kāi)裂荷載影響有限，且配筋率不可無(wú)限增大?；炷翉?qiáng)度等級(jí)主要影響梁的開(kāi)裂荷載，對(duì)極限狀態(tài)的影響有限；截面高度較大時(shí)，梁的跨中撓度更易滿足要求。（3）FRP筋橡膠集料混凝土梁的截面應(yīng)變近似服從平截面假定。針對(duì)FRP筋普通混凝土梁的規(guī)范建議公式對(duì)FRP筋CRC梁的開(kāi)裂彎矩、跨中撓度、裂縫寬度、延性指標(biāo)等
5、的適用性做出了評(píng)價(jià)，提出了FRP筋CRC梁的極限受彎承載力計(jì)算公式，并給出了FRP筋CRC梁的設(shè)計(jì)建議。關(guān)鍵詞：FRP筋，橡膠集料混凝土，本構(gòu)模型，受彎性能試驗(yàn)，非線性有限元分析IABSTRACTFiberreinforcedpolymerbars(FRPbars)arelightweightwithhightensilestrengthandgoodcorrosionresistance.Theycouldbeusedinreinforcedconcretestructuresinsteadofsteelbarsandsolve
6、thedurabilityissueassociatedwithsteelbarcorrosion.However,sinceFRPbarsarelinearelasticmaterialwitharelativelylowerelasticmodulus,FRPreinforcedconcretebeamsmighthavemuchwidercracksandhighermidspandeflectionsundertheserviceabilitylimitstate,withabrittlefailuremode.Crumb
7、rubberconcrete(CRC)isanewtypeofenvironmental-friendlyconcretematerial,whichismadeupofPortlandcementconcreteaddedwithrubberparticles,withgoodcrackresistanceanddeformability.ThecombinationofFRPbarsandCRCisaimedatmakingfulluseofthegooddeformabilityofCRCandthehightensiles
8、trengthofFRPbars,thusincreasingthecrackresistanceandimprovingthebrittlefailuremodeofFRPreinforcedconcretebeams,whichcanfurth
