纤维塑料筋部分预应力混凝土梁受弯性能研究

论文题目: 纤维塑料筋部分预应力混凝土梁受弯性能研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 结构工程

作者: 孟履祥

导师: 陶学康

关键词: 纤维塑料筋,环氧涂层钢筋,夹片粘结型锚具,松弛损失,部分预应力混凝土,后张有粘结无粘结,受弯承载力,短期刚度,裂缝,延性

文献来源: 中国建筑科学研究院

发表年度: 2005

论文摘要: 纤维增强塑料筋(以下简称纤维塑料筋)是采用多股连续纤维作为增强纤维,热固性树脂作为基体材料,胶合、挤拉固化成型的一种新型复合材料,纤维塑料筋具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等很多优点。但是,其应力-应变关系为弹性,不具有钢筋那样明显的屈服点,所以用纤维塑料筋配筋的构件在破坏状态时的性能较差,耗能能力较弱,为了弥补这一缺点,本文采用预应力纤维塑料筋与非预应力普通钢筋混合配筋的部分预应力混凝土方案。并且为使非预应力钢筋具有与预应力纤维塑料筋匹配的防腐性能,采用先进的环氧涂层钢筋作为非预应力筋。本文共制作了18条梁的试件,10条梁为后张有粘结部分预应力混凝土梁,采用芳纶纤维增强塑料筋(以下简称芳纶纤维筋)作为有粘结预应力筋,8条梁为后张无粘结部分预应力混凝土梁,采用碳纤维增强塑料筋(以下简称碳纤维筋)作为无粘结预应力筋,两者均以环氧涂层普通钢筋为非预应力筋,钢筋为HRB400级。试验采用三分点加载,进行了从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验,布置了荷载,位移,梁顶、梁侧混凝土表面应变,预应力纤维塑料筋应力以及裂缝宽度等测量项目,测定了梁的开裂荷载,梁截面应变分布,变形的发展规律,裂缝出现和发展过程,裂缝分布规律,以及极限承载力;并对试验数据和试验结果进行了分析研究。本文的主要研究工作和创新成果如下: 1.为改善配置纤维塑料筋的预应力混凝土梁的裂缝、挠度及受弯承载力性能,提出了以纤维塑料筋为预应力筋,并配置环氧涂层钢筋作为非预应力筋的混合配筋的抗弯配筋设计方案。试验证明,这种采用混合配筋的有粘结或无粘结部分预应力混凝土梁具有与配置钢绞线的后张部分预应力混凝土梁接近的受力性能,并且具有良好的延性性能和耗能能力。 2.测试国产φ8碳纤维筋的松弛性能,取得了碳纤维筋的松弛损失随时间对数近似呈直线变化的关系式;将粘结与机械夹持锚固原理相结合,初步研制成功用于夹持碳纤维筋棒材的新型夹片粘结型锚具。 3.对芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率,推导了芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏而芳纶纤维筋未拉断以及芳纶纤维筋拉断而混凝土未压坏等情况的承载力计算公式,并提出了芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算公式,其

论文目录:

第一章绪论

1.1 概述

1.2 纤维塑料筋的生产工艺

1.2.1 原材料性能

1.2.2 碳纤维筋及其制造工艺

1.2.3 芳纶纤维筋及其制造工艺

1.2.4 混合型纤维塑料筋

1.3 纤维塑料筋的材料性能及设计规定

1.3.1 材料力学性能

1.3.2 蠕变断裂性能

1.3.3 松弛损失及其它损失

1.3.4 粘结性能

1.3.5 高温及耐火性能

1.3.6 疲劳性能

1.3.7 设计规定

1.4 纤维塑料筋专用锚具

1.4.1 纤维塑料筋对锚固系统的要求

1.4.2 国内外纤维塑料筋配套锚具的性能

1.4.3 芳纶纤维筋专用锚具

1.5 纤维塑料筋预应力混凝土梁受弯性能的研究

1.5.1 受弯承载力的研究

1.5.2 刚度变形的研究

1.5.3 裂缝性能的研究

1.5.4 延性性能的研究

1.6 纤维塑料筋的工程应用

1.7 存在的问题以及本文的研究内容

1.7.1 存在的问题

1.7.2 本文的研究内容

第二章碳纤维筋锚具研制及张拉设备

2.1 夹片粘结型锚具的研制

2.2 夹片粘结型锚具组装件试验

2.2.1 静载试验方案

2.2.2 试验结果

2.3 夹片粘结型锚具锚固机理试验研究

2.4 配套张拉机具

2.5 小结

第三章碳纤维筋及芳纶纤维筋的材料性能试验研究

3.1 碳纤维筋力学性能试验及结果

3.2 碳纤维筋松弛损失试验及结果

3.2.1 松弛损失试验方案

3.2.2 松弛损失试验数据

3.3 芳纶纤维筋力学性能试验及结果

3.4 小结

第四章试验梁的设计及测试方案

4.1 试验梁的设计

4.1.1 设计原则

4.1.2 试验梁所用材料性能

4.1.3 试验梁的设计

4.2 试验梁的加载及测试方案

4.3 试验梁的制作、张拉及灌浆

4.4 小结

第五章纤维塑料筋部分预应力混凝土梁正截面受弯承载力试验研究及分析

5.1 正截面受弯承载力试验研究

5.1.1 试验概况

5.1.2 梁顶混凝土的压应变变化

5.1.3 平截面假定

5.1.4 荷载～位移曲线的特征

5.1.5 残余变形的特点

5.2 芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁正截面受弯承载力分析

5.2.1 计算假定

5.2.2 受弯承载力计算

5.2.3 界限等效配筋率(ρ_(feq)+ρ_s)_(cr)及破坏模式判断

5.2.4 按X_c来判别破坏模式

5.2.5 受弯承载力的校核

5.3 碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁正截面受弯承载力分析

5.3.1 无粘结预应力碳纤维筋极限应力增量△σ_f

5.3.2 正截面受弯承载力的计算及校核

5.4 小结

第六章纤维塑料筋部分预应力混凝土梁短期刚度试验研究及分析

6.1 纤维塑料筋部分预应力混凝土梁短期刚度试验研究

6.1.1 弯矩～曲率关系

6.1.2 开裂刚度折减系数β_(cr)及刚度计算终点α的确定

6.2 芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁短期刚度分析

6.2.1 刚度折减系数β_(0.5)及主要影响因素

6.2.2 短期刚度计算公式

6.2.3 短期挠度计算校核

6.3 碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁短期刚度分析

6.3.1 刚度折减系数β_(0.5)及主要影响因素

6.3.2 短期刚度计算公式

6.3.3 短期挠度计算校核

6.4 小结

第七章纤维塑料筋部分预应力混凝土梁裂缝性能试验研究及分析

7.1 纤维塑料筋部分预应力混凝土梁裂缝性能试验研究

7.2 芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁裂缝分析

7.2.1 开裂弯矩

7.2.2 裂缝间距

7.2.3 纵向受拉钢筋等效应力

7.2.4 平均裂缝宽度计算公式

7.3 碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁裂缝宽度计算

7.3.1 开裂弯矩及裂缝分析方法

7.3.2 裂缝间距

7.3.3 纵向受拉钢筋等效应力

7.3.4 平均裂缝宽度计算公式

7.4 小结

第八章纤维塑料筋部分预应力混凝土梁延性性能试验研究及分析

8.1 纤维塑料筋部分预应力混凝土梁延性指标及影响参数

8.2 纤维塑料筋部分预应力混凝土梁弯矩～变形曲线

8.2.1 芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁弯矩～变形曲线

8.2.2 碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁弯矩～变形曲线

8.3 变形延性系数及主要影响因素

8.3.1 位移延性系数与曲率延性系数

8.3.2 影响变形延性系数的主要因素

8.4 耗能比例系数及主要影响因素

8.4.1 耗能比例系数试验结果

8.4.2 影响耗能比例系数的主要因素

8.5 延性系数及耗能比例系数的限值

8.6 小结

第九章设计建议

9.1 纤维塑料筋的应力限值

9.2 受弯承载力的计算

9.2.1 芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁受弯承载力的计算

9.2.2 碳纤维筋无粘结部分预应力混凝土梁受弯承载力的计算

9.3 短期刚度的计算

9.4 裂缝宽度的计算

9.5 延性系数的要求

第十章结论与展望

10.1 结论

10.2 展望

参考文献

致谢

发布时间: 2005-09-09

参考文献

[1].CFRP筋体外预应力加固钢筋混凝土梁受弯性能研究[D]. 许锋.武汉大学2014
[2].钢筋钢纤维纳米混凝土粘结及梁受弯性能计算方法[D]. 陈刚.郑州大学2017
[3].配置高强钢筋的混凝土构件受力性能研究[D]. 刘源.天津大学2016
[4].钢筋混凝土受弯构件开裂性能及耐久性能研究[D]. 陆春华.浙江大学2011
[5].表层嵌埋预应力CFRP筋组合石梁/板受弯性能研究[D]. 叶勇.华侨大学2014
[6].体外CFRP筋加固混凝土梁受弯性能的研究[D]. 张（王乐）元.东北林业大学2010
[7].TRC基本力学性能及其增强钢筋混凝土梁受弯性能研究[D]. 尹世平.大连理工大学2010

纤维塑料筋部分预应力混凝土梁受弯性能研究

猜你喜欢