碳纤维（CFRP）预应力混凝土梁挠度的实验研究

论文摘要

近年来,配置纤维复合增强塑料（FRP）筋的混凝土结构受到了大量的关注,并被认为是克服传统钢筋在长期使用荷载条件下抗锈蚀能力差的最有效的解决方法之一。FRP以其极好的抗腐蚀性、高强度质量比、良好的抗疲劳和抗电磁性能,为其在各种恶劣及特殊环境中的使用提供了良好的性能。本文通过有粘结的碳纤维复合增强塑料（CFRP）筋混凝土简支梁在四点弯曲下的试验研究,得出了CFRP筋混凝土简支梁的弯矩—挠度曲线,该曲线以构件截面开裂为标志分为三个线性阶段:截面开裂前的弯矩—挠度曲线为斜率较大的直线段,此时截面刚度大;开裂时裂缝发生在纯弯区段内,由于CFRP筋材料固有的属性,即弹性模量低和粘结性能较差的特点,使截面一旦开裂,裂缝宽度和高度都较大,截面刚度突然降低和受力筋与混凝土之间的滑移,造成弯矩—挠度曲线中一定长度的水平直线段;继续加载时在构件弯剪区域出现的斜裂缝形成主要裂缝,并向梁的受压区加荷点扩展,梁截面刚度较开裂前减小,弯矩—挠度曲线基本上为直线直至梁破坏终止。本文根据非线性理论对加固受弯构件的受荷全过程进行非线性分析,并编制相应的计算程序进行电算。加固受弯构件的荷载-挠度曲线的试验结果与理论分析结果较一致。最后对全文进行总结并提出值得进一步研究的问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 FRP筋的主要性能与特点
• 1.2 FRP筋在土木工程中的应用
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 FRP筋锚具的研究
• 2.1 简述
• 2.2 套筒灌胶式FRP筋材锚固体系研究
• 2.3 粘砂夹片式FRR筋材锚固体系研究
• 第3章 预应力CFRP筋混凝土梁挠度性能的实验研究
• 3.1 简述
• 3.1.1 引言
• 3.2.试验目的
• 3.3 实验设计
• 3.3.1 试件设计
• 3.3.2 量测内容
• 3.3.3 测试方式及测点布置
• 3.3.4 预应力筋的张拉
• 3.3.5 加载过程
• 3.3.6 终止加载条件
• 3.4 试验结果与分析
• 3.4.1 试验梁的荷载一挠度关系图
• 3.4.2 试件的受力过程
• 3.4.3 试件的破坏形态
• 3.5 结论
• 第4章 FRP筋预应力混凝土梁变形计算
• 4.1 简述
• 4.1.1 引言
• 4.2 预应力CFRP筋混凝土梁在短期荷载作用下的刚度BS和挠度△
• 4.2.1 预应力CFRP筋混凝土梁刚度BS发展的几个阶段
• 4.3 公式推导
• 4.3.1 根据我国《混凝土结构设计规范》推导的挠度计算方法
• 4.3.2 根据ACI建筑规范[34]及加拿大建筑规范[37]推导的挠度计算方法
• 4.4 小结
• 第5章 CFRP筋预应力混凝土梁非线性有限元分析
• 5.1 引言
• 5.2 基于ADINA软件的预应力CFRP筋混凝土梁有限元模拟
• 5.2.1 有限元模拟
• 5.2.2 有限元模型的建立
• 5.2.3 单元的选取
• 5.2.4 本构关系
• 5.2.5 刚性弹簧参数的定义
• 5.2.6 网格划分
• 5.2.7 非线性求解方法
• 5.2.8 影响程序收敛的问题
• 5.3 计算结果与试验结果的对比
• 5.4 有粘结CFRP筋预应力混凝土梁的非线性全过程有限元分析
• 5.4.1 基本假定
• 5.4.2 全过程数值分析方法
• 5.4.3 理论计算结果与试验结果的对比
• 5.5 本章小结
• 第6章 全文总结
• 6.1 本文主要研究结论和成果
• 6.2 值得进一步研究的问题
• 6.3 展望
• 致谢
• 攻读学位期间发表的论文情况