FRP加混凝土结构强度.pdf

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1、FRP加固混凝土梁抗剪承载力尺寸效应的试验研究曲哲清华大学土木工程系摘要：近年来，纤维增强复合材料（FRP）在土木工程领域的广泛应用为钢筋混凝土构件抗剪承载力的尺寸效应提出了新的问题。本文收集整理了前人的研究成果并结合现有的试验记录初步讨论了现有公式在预测无腹筋、有腹筋钢筋混凝土梁以及FRP加固混凝土梁的抗剪承载力时存在的尺寸效应。在此基础上，本文设计并部分完成了包含七个试件的FRP加固混凝土梁抗剪承载力尺寸效应的试验。结合试验，本文总结并发展了结构试验中的平面数码摄影测量技术。关键词：FRP混凝土梁抗剪尺寸效应摄影测量Experimentalresearchonthesizeeffecto

2、nshearstrengthofFRP-strengthenedconcretebeamQuZheDept.ofCivilEngineering,TsinghuaUniv.Abstract:ThewidelyapplicationsofFiberreinforcedpolymerorFRPinthefieldofcivilengineeringintherecentyearshasraisednewproblemtothesizeeffectonshearstrengthofconcretebeam.Theworkdoneinthisfieldinthelastcenturyisreview

3、edinthispaperandthesizeeffectonshearstrengthofconcretebeamswithorwithoutwebreinforcement,andbeamsstrengthenedusingFRPU-jacketsisbrieflydiscussedbasedontheexperimentaldataderivedfromliteratures.AtestplanonthesizeeffectonshearstrengthofFRPstrengthenedconcretebeamsisdesignedandpartlycarriedout.Thetest

4、resultisillustratedinthispaper.Basedontheapplicationinthetest,thedigitalphotographicsurveytechniqueisalsointroduced.Keywords:FRP,concretebeam,shear,sizeeffect,photographicsurvey早在19世纪和20世纪之交，工程师们就开始利用45º桁架模型作为辅助剪切和扭转设计的概念性工具。然而这种方法往往低估了混凝土构件的抗剪承载力，对于少腹筋或无腹筋构件尤其如此。在之后的一百年间，人们尝试着从桁架中混凝土斜压杆的倾角或其它方面还修正

5、这种方法。表1勾勒出了这一修正的发展历程。表1：剪切设计方法的发展年代提出者名称说明抗剪承载力只与箍筋有关，过份低估了20世纪初45º桁架比拟无腹筋或少腹筋混凝土构件的抗剪承载力V通过力的平衡、变形协调和简单的材料压力场理论1980Collins和Mitchell本构关系求解桁架压杆倾角θ，忽略（CFT）混凝土抗拉强度ft。在压力场理论的基础上考虑混凝土抗修正的压力场理论拉强度ft，从而在变角桁架中引入了与1986Vecchio和Collins（MCFT）混凝土抗拉强度相关的混凝土贡献项Vc改变了MCFT对钢筋的建模方法，并转角软化桁架模型采用了与MCFT不同的混凝土和钢筋1991Hsu等人

6、（RA-STM）的材料本构关系，同样考虑了混凝土的抗拉强度ft取消了RA-STM中关于斜裂缝方向（即混凝土压杆的方向）在加载过程中定角软化桁架模型1996Hsu等人始终与混凝土主压应力平行的假设，从（FA-STM）而在变角桁架中引入了与裂面剪切相关的混凝土贡献项Vc[1]ASCE-ACI445委员会（1998）全面回顾了1973年以来混凝土剪切设计理论与方法的进展，并认为经过20多年卓有成效的研究，统一、合理而明确的剪切设计理论已经具备了形成的基础。然而这并不意味着剪切问题已经解决。钢筋混凝土构件抗剪承载力的尺寸效应便是仍然困扰着各国学者的一个问题。一、抗剪承载力的尺寸效应广义地讲，尺寸效应

7、是某物的某种性质对该物尺寸的模糊的依赖关系。剪切作用下的混凝土构件是一个受多个变量控制的具有高度不确定性的体系，混[2]凝土构件的抗剪承载力存在明显的尺寸效应。自1967年Kani提出混凝土梁抗剪承载力的尺寸效应问题之后，大量的研究开始进入这一领域。20世纪八十年代中期之后，混凝土尺寸效应的研究逐渐成为混凝土断裂领域的一个主题。目前针对无腹筋梁抗剪承载力的尺寸效应问题所做的最大尺度的试验是由Iguro等[6]