纤维增强塑料筋混凝土梁受力性能试验的研究

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1、济南大学硕士学位论文摘要纤维增强塑料筋fFRP筋)是以纤维为增强材料，以合成树脂为基体材料，并掺入适量辅助剂，经拉挤成型技术和必要的表面处理所形成的一种新型复合材料，具有比强度高、耐腐蚀性能好、可设计性强、抗疲劳性能好、耐电磁等独特优点．从设计的观点来看，近百年来的钢筋混凝土的资料显示，随着结构跨度的扩大，FRP筋混凝土结构得到了初步研究，通常是比较钢筋与FRP筋所反映的性能。FRP筋的应用依赖于其在荷载作用下的可靠性能。由于众多的原因，FRP筋作为混凝土增强材料替代钢筋，一般可应用于有特殊性能要求和钢

2、筋易受到化学因素侵蚀的环境中。例如，FRP筋应用于支撑和围绕磁共振成像医疗设备的混凝土中及工业顶棚、电设备、反应设备的基座、岩土工程中的锚杆、侵蚀性环境的混凝土结构等海洋工程、桥梁工程、路面工程、岩土工程、医疗及化工工程的建设．为了推动FRP筋及其混凝土结构在工程中的广泛应用，本文在山东省教育厅科技发展计划(项目名称：高性能碳纤维复合筋—CFRP筋的开发及利用，编号：mE06)的资助下，通过对FRP筋的力学性能和FRP筋混凝土粱正截面受弯性能试验数据的系统分析，结合现代钢筋混凝土结构的分析方法，对FRP

3、筋混凝土梁正截面受弯性能进行了深入的研究，初步建立了适合于FRP筋特点的FRP筋混凝土梁正截面受弯性能的理论计算方法，总结提出了FRP筋混凝土受弯构件的设计方法和设计时的注意事项。主要研究成果如下：1．在试验研究的基础上，绘出了FRP筋的应力．应变曲线，较好地反映了FRP筋的荷载作用下的线弹性关系，测定了不同类型的FRP筋的各项力学性能指标。2．试验研究表明，表面光圆FRP筋由于与混凝土间粘结强度低，其混凝土梁易发生粘结滑移破坏，FRP筋被拔出，混凝土梁裂缝集中，挠度发展较快，不宜作为普通加强筋使用。表

4、面粘砂FRP筋与混凝土间有良好的粘结性能，在混凝土破坏之前=者能共同受力，裂缝比较均匀分散，且截面应变符合平截面假定，可以作为普通混凝I纤维增强塑料筋混凝土粱受力性能试验研究土加强筋使用。单一纤维筋替代钢筋用于混凝土结构会发生无明显预兆的脆性破坏，不像钢筋混凝土构件表现出良好的延性性能。根据配筋率的大小及对抗弯性能的影响，FRP筋混凝土梁的破坏模式可以分为三类：受拉破坏、平衡破坏及受压破坏模式。FRP筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁相比。裂缝开展较快，挠度变化较大，破坏为脆性破坏。无论是超筋破坏模式或适筋破

5、坏模式，设计时应严格按照平截面假定进行计算。但从安全角度考虑，设计时应按受压破坏模式计算。3．建立了既适合于FRP筋混凝土梁特点，又与我国现行有关规范相协调的FRP筋混凝土梁的受弯承载力的计算方法和计算公式，计算结果与试验结果符合较好。4．根据试验研究结果，分析了FRP筋混凝土梁挠度的特点，按照刚度解析法的原理，结合FRP筋的特性，探讨了FRP筋混凝土梁截面刚度的计算方法，初步建立了与钢筋混凝土梁计算方法相衔接的FRP筋混凝土梁截面刚度的计算公式，提出了反映FRP筋的配筋率、弹性模量及与混凝土之间的粘结

6、性能对刚度影响情况的刚度影响系数所；通过对办公式中系数七的研究确定，可以较好地估计FRP筋混凝士梁的挠度，本试验结果显示，对G-FRP筋：k=1．8左右；C．FRP筋：．

7、}=4左右。‘5．参照钢筋混凝土梁裂缝宽度的计算方法，根据试验研究结果，分析了FRP筋混凝土梁裂缝的特点，建立了适应FRP筋混凝土梁特点的裂缝宽度计算公式，本试验结果显示，粘砂Fl啦筋：七．=o．48左右；光圆FRP筋屯=2．8左右，屯为裂缝宽度系数。但是，不同表面类型的FRP筋乞值还需要迸一步的研究。6．根据FRP筋的力学性能，参照

8、钢筋混凝土受弯构件基本理论，按照FRP筋混凝土受弯构件超筋破坏的原则，阐述了FRP筋混凝土受弯构件的设计方法和设计时的注意事项。本文的研究工作将为我国修订‘纤维混凝土结构设计与施工规程》提供一定的理论依据，所提出的计算方法和有关公式可供参考和借鉴。相信随着FRP筋混凝土结构的研究水平不断提高，FRP筋必将成为2l世纪重点发展的复合建材之一．关键词：纤维增强塑料(FRP)筋；混凝土；梁：抗弯承载力；刚度；挠度；设计方法n济南大学硕士学位论文ABSTRACTFiberreinforcedplastie(FR

9、P)rebarisanewcompositematerial，whichiscomposedoffiberactingasreinforcedmaterial，syatlaetieresinactingasm剖面墨andSOltlleadequateauxiliaries,andisformedthroughapultrusionprocessandnecessarySUl-facA{Izeamlent．Ithasahighs骶-ngtht