新型FRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、將FRP筋配置于混凝土內(nèi)或混凝土外，從而替代鋼筋應(yīng)用于惡劣的環(huán)境中而不被腐蝕，是解決混凝土結(jié)構(gòu)耐久性不足的有效途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。本文緊緊圍繞FRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)這一主題，開展了一系列的試驗(yàn)研究和理論分析工作，包括FRP筋的力學(xué)性能、FRP筋的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算、有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的受彎性能、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的受彎性能、體外預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的靜力和疲勞受彎性能、FRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變監(jiān)測(cè)、預(yù)應(yīng)力

2、FRP筋的錨固體系等七個(gè)方面。主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1.FRP筋力學(xué)性能的研究。基于大量文獻(xiàn)的研究數(shù)據(jù)，對(duì)FRP筋的短期力學(xué)性能及在不同環(huán)境下的長(zhǎng)期性能作了較全面的評(píng)價(jià)。比較了碳纖維(CFRP)筋、芳綸纖維(AFRP)筋、玻璃纖維(GFRP)筋性能的異同以及FRP筋與高強(qiáng)鋼絲(絞線)性能的異同，并提出了FRP筋合理應(yīng)用的建議。通過短期性能試驗(yàn)，分析了加載歷史和加載速率對(duì)AFRP筋應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。通過松弛性能試驗(yàn)，得到了

3、AFRP筋松弛率與應(yīng)力比關(guān)系的模型。 2.FRP筋的預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算。提出了FRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力損失的計(jì)算公式，比較了其與鋼絞線預(yù)應(yīng)力混凝土的不同之處，并分析了低松弛鋼絞線、CFRP筋和AFRP筋各項(xiàng)預(yù)應(yīng)力損失的大小關(guān)系。 3.有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的受彎承載力分析。提出了FRP筋的張拉控制應(yīng)力上限值及其確定方法。采用了FRP筋的短期和長(zhǎng)期性能參數(shù)對(duì)界限受壓區(qū)高度作出分析，提出了有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁受

4、彎承載力的計(jì)算公式，并指出其與有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線混凝土梁的不同之處。 4.無粘結(jié)及體外預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁的受彎承載力分析。以現(xiàn)有無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量計(jì)算公式為基礎(chǔ)，形式上統(tǒng)一了應(yīng)力減小系數(shù)法和塑性鉸區(qū)長(zhǎng)度法，并提出了修正的無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量的計(jì)算公式?；谧冃螀f(xié)調(diào)關(guān)系，推導(dǎo)了不同預(yù)應(yīng)力筋布置方式和轉(zhuǎn)向塊布置方式下體外預(yù)應(yīng)力FRP筋應(yīng)力增量的計(jì)算公式，重點(diǎn)分析了預(yù)應(yīng)力筋和轉(zhuǎn)向塊的布置方式、預(yù)應(yīng)力筋彈性模量、截面剛度及有效

5、預(yù)應(yīng)力大小等參數(shù)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁受彎承載力的影響。分析無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋與體外預(yù)應(yīng)力筋之間、體外預(yù)應(yīng)力混凝土梁與體外預(yù)應(yīng)力加固鋼筋混凝土梁之間受力上的異同。 5.有粘結(jié)、無粘結(jié)及體外預(yù)應(yīng)力AFRP筋混凝土梁的受彎性能試驗(yàn)研究。進(jìn)行了22根梁的試驗(yàn)研究。在試驗(yàn)基礎(chǔ)上，對(duì)有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁、無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力FRP筋混凝土梁及體外預(yù)應(yīng)力FRP筋加固鋼筋混凝土梁的受彎性能進(jìn)行了研究，分析了預(yù)應(yīng)力筋采用FRP筋后帶來的變化，

6、受彎性能的影響因素，以及有粘結(jié)、無粘結(jié)、體外預(yù)應(yīng)力筋受力上的差異，對(duì)本文所提出的理論計(jì)算公式進(jìn)行了驗(yàn)證。通過體外預(yù)應(yīng)力AFRP筋加固鋼筋混凝土梁疲勞性能的試驗(yàn)，研究了AFRP筋的疲勞性能以及體外AFRP筋加固鋼筋混凝土梁的疲勞性能。理論分析和試驗(yàn)研究了轉(zhuǎn)向塊設(shè)置對(duì)FRP筋強(qiáng)度發(fā)揮的影響。 6.光纖技術(shù)應(yīng)用于FRP筋預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)測(cè)試的研究。聯(lián)合應(yīng)用FBG和BOTDR分布式光纖傳感系統(tǒng)對(duì)體外預(yù)應(yīng)力AFRP筋加固鋼筋混凝土梁的靜、

7、動(dòng)應(yīng)變進(jìn)行了測(cè)試研究，探討了光纖傳感技術(shù)應(yīng)用于FRP混凝土結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的可行性。通過與傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)的對(duì)比，探討了光纖傳感測(cè)試技術(shù)用于FRP混凝土結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)的先進(jìn)性。 7.預(yù)應(yīng)力FRP筋的錨固體系的研究。安全、經(jīng)濟(jì)的錨固技術(shù)的開發(fā)是將預(yù)應(yīng)力FRP筋應(yīng)用到實(shí)際結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵之一，本文進(jìn)行了錨固體系的試驗(yàn)研究，并將所研制的部分錨具成功的應(yīng)用于構(gòu)件試驗(yàn)當(dāng)中。對(duì)比了FRP筋的錨固與鋼筋錨固質(zhì)的不同后，指出了FRP筋錨固體系進(jìn)一步研究的方向