預應力CFRP筋混凝土梁延性性能試驗研究.pdf

1、本文對預應力CFRP筋混凝土梁的延性和變形性能進行了較為深入和系統(tǒng)的試驗研究與理論分析，主要研究內容有兩方面，即部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁在單調荷載下的試驗與理論研究和有粘結預應力CFRP筋混凝土梁抗震性能試驗和理論研究。其中對有粘結預應力CFRP筋混凝土梁的抗震性能的研究在國內外尚屬首次。 本文的研究工作可以分為以下四個組成部分： 第一部分，通過六根部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁在單調荷載下的受力全過程試驗，對

2、不同無粘結長度的預應力梁試件的受力過程、破壞形態(tài)、預應力筋極限應力、極限承載力、延性性能、變形性能、以及裂縫寬度等進行較為系統(tǒng)的研究。研究表明，梁的極限承載能力隨著預應力筋無粘結段的增加而逐漸減小，二者近似呈線性關系，其他條件完全相同的情況下，無粘結預應力CFRP筋混凝土梁試件比全粘結預應力梁試件的承載力下降20﹪左右，但部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁較全粘結預應力梁試件的延性提高20-40﹪。 第二部分，基于非線性有限元原理

3、，利用大型商用有限元軟件ANSYS對部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁的受力全過程進行了模擬分析。預應力梁試件的極限承載力、撓度以及預應力筋和鋼筋的應變等的計算值與試驗值吻合良好，在此基礎上，對部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁開展了有限元參數(shù)分析，為理論分析提供依據(jù)。 第三部分，通過六根有粘結預應力CFRP筋混凝土梁的低周反復荷載試驗，對梁的破壞形態(tài)、特征荷載、恢復力模型、變形恢復能力、位移延性、剛度退化、耗能能力等方面進行了較為

4、系統(tǒng)的研究，分析了不同張拉控制應力、配筋率以及預應力度等因素對構件受力性能的影響。研究表明，預應力CFRP筋混凝土梁的滯回曲線遠沒有預應力鋼絞線混凝土梁的豐滿，由于預應力筋的影響，預應力混凝土梁的滯回曲線都有明顯的捏攏效應：預應力CFRP筋混凝土梁的的耗能能力比預應力鋼絞線的小；就延性性能而言，預應力CFRP筋混凝土梁的位移延性系數(shù)在1.9-4.4之間，而預應力鋼絞線混凝土梁的為5.9，普通混凝土梁的為6.84，由此可見預應力CFRP筋

5、混凝土梁的延性性能比其普通混凝土梁和預應力鋼絞線混凝土梁低很多；預應力CFRP筋混凝土梁在CFRP筋斷裂前殘余變形率在0．19～0．36范圍以內，預應力鋼絞線混凝土梁殘余變形率為0.58，說明預應力CFRP筋混凝土梁比預應力鋼絞線混凝土梁有更高的變形恢復能力：利用ANSYS對有粘結預應力CFRP筋混凝土梁的抗震性能進行非線性有限元全過程分析與計算，其計算值和試驗結果吻合較好。 第四部分，在本文試驗研究和非線性有限元參數(shù)分析基礎上

6、，結合查閱的國內外已有部分粘結預應力混凝土梁的試驗數(shù)據(jù)，對部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁設計理論進行研究，綜合考慮預應力CFRP筋的無粘結長度、剪跨比、綜合配筋指數(shù)等因素，給出了部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁的預應力筋極限應力計算公式，并在此基礎上提出了部分粘結預應力CFRP筋混凝土梁的抗彎承載力、抗裂度、撓度、裂縫寬度等的設計建議。 本文的研究成果將為預應力CFRP筋混凝土結構在實際工程的應用提供科學依據(jù)，并為預應力CFR