预应力FRP混凝土梁理论分析及相关试验

论文摘要

目前,在混凝土结构的配筋材料中,主要采用的是钢筋、钢丝和预应力钢绞线,这些材料都是以钢材加工。由于钢材锈蚀等问题的存在,这种以钢材为材料的配筋结构的不足和缺点日益暴露出来。因此,国内外许多学者开始针对钢筋绣蚀问题研究对策,经过多年的分析研究,发现用非金属材料来代替钢材运用于混凝土结构中是行之有效的方法。非金属材料不仅可以从根本解决钢材的锈蚀问题,而且还可以发挥出自己的其他优点。本课题在参考国内外相关文献的基础上,针对从普通筋材、锚具、预应力束等全部运用FRP材料的预应力混凝土梁进行理论分析及相关试验。本文首先对GFRP筋材进行张拉试验,了解FRP筋材的力学性能,在参考国内外文献的基础上设计了预应力FRP混凝土梁,并初步探索了预应力FRP混凝土梁的施工工艺。其次运用有限元程序ANSYS对预应力FRP混凝土梁进行了受力仿真分析,研究了预应力FRP混凝土梁的荷载-挠度曲线、裂缝形成过程和极限荷载的大小,并与钢筋预应力混凝土梁进行对比。再次推导预应力FRP混凝土梁正截面抗弯承载能力公式,并提出预应力FRP混凝土梁裂缝宽度修正公式和挠度计算公式。最后得出结论,并展望了预应力FRP混凝土梁的发展前景,对今后相关的研究具有一定的参考借鉴意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 项目的研究背景
• 1.2 FRP 材料国外研究发展概况
• 1.3 FRP 材料国内研究发展概况
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 FRP 筋材简介
• 2.1 FRP 筋材的制备与分类
• 2.2 FRP 筋材的物理力学特性
• 2.3 智能FRP 筋和智能FRP 绳
• 2.4 本章小结
• 3 FRP 预应力混凝土梁的设计与制作
• 3.1 FRP 筋材力学性能试验
• 3.2 FRP 混凝土梁的设计
• 3.3 FRP 混凝土梁的制作
• 3.4 本章小结
• 4 预应力FRP 混凝土梁数值分析
• 4.1 材料属性选取
• 4.2 ANSYS 模型建立
• 4.3 ANSYS 计算结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 预应力FRP 混凝土梁计算理论
• 5.1 引言
• 5.2 预应力FRP 混凝土梁正截面抗弯承载力计算
• 5.3 预应力FRP 混凝土梁裂缝宽度计算
• 5.4 预应力FRP 混凝土梁挠度计算
• 5.5 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 展望与建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文目录
• 附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目