frp筋混凝土梁设计理论的研究论文

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1、摘要近年来，随着混凝土结构数量的不断增多和使用期的增加，混凝土结构中钢筋腐蚀造成的结构耐久性降低和结构破坏已口益成为一个严重的问题。用FRP(纤维增强塑料，Fiberreinforcedplastic)筋代替混凝土结构中的钢筋是解决上述问题的一个有效办法。欧美及日本等发达国家从上世纪七十年代开始对FRP筋混凝土结构进行了研究。我国在这方面的研究起步较晚，特别是在设计理论方面，至今仍未颁布相应设计规范。因此，开展FRP筋混凝土梁的设计理论研究具有十分重要的理论意义和实用价值。本文的主要研究工作包括：第一部分基于18个梁式试件

2、和48个拉拔试什的粘结试验，系统地研究了GFRP筋与混凝土之间的粘结锚同性能，包括破坏模式、粘结强度、锚同长度和粘结一滑移本构关系等。试验及分析表明：GFRP筋的粘结性能与试验方法、GFRP筋直径、粘结长度及破坏模式等因素有关。在本文试验以及已有试验研究的基础上，提出了综合考虑GFRP筋的表面特性、试验方法、GFRP筋直径、粘结长度以及混凝土强度的、GFRP筋的粘结强度理论公式和锚固长度设计建议。此外，还建立了GFRP筋与混凝上之间的粘结滑移本构模型，并根据试验结果确定了模型中特征点的参数取值。第二部分采用大型商用有限元分

3、析软件——ANsYs建模，对FRP筋混凝土梁的单调受力全过程进行了非线性有限元模拟与参数分析。对本课题组前期试验以及国内外其它有关试验的分析和验证表明，本文建立的ANSYS分析模型能较好模拟FRP筋混凝土梁的受力性能。在此基础上，完成了38根FRP筋混凝土梁的非线性有限元分析，为FRP筋混凝土梁设计理论的研究补充了基础数据。。第三部分基于国内外112个FRP筋混凝土梁试聆研究数掘和本文38根FRP筋混凝土梁的有限元分析结果，对FRP筋混凝土梁的设计理论进行较系统的研究：①建立了配筋率与破坏模式(受拉破坏、受压破坏和平衡破坏

4、)的定量关系；②通过对不同破坏模式下正截面极限状态的受力分析，结合150根FRP筋混凝土梁正截面承载力的统计分析，合理确定了梁中受拉FRP筋的“名义屈服强度”，缸此基础上推导了FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力的设计公式；③摘要修正了FRP筋混凝土梁抗裂度计算方法；④以我国现行钢筋混凝土设计规范为基础，计算了FRP筋混凝土梁裂缝截面处受拉FRP筋应力，结合FRP筋相对粘结特性系数建议，提出了FRP筋混凝土梁的裂缝宽度、挠度设计公式。本文的设计方法，公式简单，计算方便，与试验值的对比表明，理论值与试验值吻合良好，并且较美国AC

5、I440．1R规范的理论值更准确。第四部分对FRP格栅筋混凝土板的受力性能和抗弯设计方法进行了研究。用ANsYs对15块FlIP格栅筋混凝土板进行了非线性有限元模拟，结合本课题组前期试验以及国外相关试验，研究了边界条件、长宽比、FRP筋配筋率对FRP格栅筋混凝土板受力性能的影响，确定了FRP格栅筋混凝土单向板和双向板的区分条件，提出了单向板的抗弯承载力、裂缝宽度和挠度设计建议以及双向板的抗弯承载力和挠度设计建议。与试验值的对比表明，本文的设计建议是较为准确和可靠的。本文的研究将为我国FRP筋混凝土结构设计规范的编制提供参考

6、，并为FRP筋在我国土木工程界的推广和应用提供依据。关键词：FRP筋，混凝土，粘结锚固，梁，板，设计理论ⅡAbstraetABSTRACTDeteriorationofreinforeedconcretestructureshasbecomeaseriousprobleminlastdecades，thissituationisduemainlytocorrosionofreinforcingbarsembeddedinconcrete．Along-termandeffectivewaytosolvethisproblem

7、istoUSeFiberReinforcedPolymer(FRe)reinforcingbarsforalternative．Since1970s，manyresearcheshavebeenconductedonFRPreinforcedconcretestructures．however,limitedinvestigationshavebeencarriedoutinOurcountry．Inthissituation，itisverymeaningfultostudydesigntheoriesandmethod

8、sofFRPreinforcedconcretestructures．111eworkspresentedinthispapercanbedividedintofourparts：Partl48pull-outspecimensandl8beamspecimensaretestedtostudytheb