CFRP預(yù)應(yīng)力筋超高性能混凝土梁受力性能研究.pdf

1、高級(jí)復(fù)合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics-碳纖維增強(qiáng)聚合物/塑料)和超高性能混凝土RPC(Reactive Powder Concrete-活性粉末混凝土)是土木工程領(lǐng)域極具應(yīng)用前景的新型建筑材料。CFRP和RPC均具有優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)、耐久性好等。采用這兩種新型材料可形成一種高效、耐久的配筋混凝土結(jié)構(gòu)，對(duì)于克服鋼筋銹蝕的缺陷實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)的高耐久性以及減輕配筋混凝土結(jié)構(gòu)的

2、自重以提高結(jié)構(gòu)抵抗使用荷載的有效性、增大結(jié)構(gòu)的跨越能力均具有重要的意義。 本文依托國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目“配置碳纖維(CFRP)預(yù)應(yīng)力筋超高性能混凝土梁的受力性能”和教育部優(yōu)秀青年教師資助基金“配置碳纖維(CFRP)預(yù)應(yīng)力筋高性能混凝土梁的受力性能”對(duì)CFRP配筋超高性能混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系列試驗(yàn)研究和理論分析，旨在提出一種高效、耐久的配筋混凝土結(jié)構(gòu)型式。主要的研究工作如下： (1) 完成了CFRP筋材性試驗(yàn)，松弛試驗(yàn)以

3、及熱水養(yǎng)護(hù)材性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，CFRP筋的松弛損失較小，288h松弛率僅約為1.9％；在80±2℃的熱水中放置48h對(duì)CFR-P筋強(qiáng)度基本不影響。 (2) 進(jìn)行了RPC單調(diào)加載和重復(fù)加載應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)€試驗(yàn)，得到了RPC穩(wěn)定的受壓應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)€。試驗(yàn)結(jié)果表明RPC具有良好的受壓變形性能，就所使用的配比而言，RPC峰值應(yīng)變可達(dá)3500με，極限壓應(yīng)變可達(dá)4500με。基于試驗(yàn)結(jié)果建立了RPC單軸受壓本構(gòu)方程，以及重復(fù)荷載作用

4、下RPC應(yīng)力—應(yīng)變?nèi)€方程，其結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 (3)完成了4根CFRP預(yù)應(yīng)力筋高強(qiáng)混凝土梁、6根預(yù)應(yīng)力鋼絞線RPC梁和6根CFRP預(yù)應(yīng)力筋RPC梁試驗(yàn)研究。研究參數(shù)主要有：混凝土類型、PPR、預(yù)應(yīng)力筋類型、張拉控制應(yīng)力和梁跨高比。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)試驗(yàn)梁的受力過程、預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力增量、破壞模式等進(jìn)行了較詳細(xì)的分析和討論。試驗(yàn)結(jié)果表明RPC梁具有良好的延性和極限變形能力，預(yù)應(yīng)力鋼絞線RPC梁的跨中極限變形可達(dá)到梁跨徑的1/3

5、4～1/42，CFRP預(yù)應(yīng)力筋RPC梁的跨中極限變形可達(dá)到梁跨徑的1/30～1/72。 (4)在試驗(yàn)梁的基礎(chǔ)上，探討了CFRP配筋梁、RPC梁的裂縫分布及其發(fā)展。RPC梁表現(xiàn)出了良好的裂縫分布形態(tài)，平均裂縫間距較小?；贕ergelv-Lutz裂縫寬度公式提出了應(yīng)變修正系數(shù)ξ來建立RPC梁的裂縫計(jì)算公式以及采用FRP筋與混凝土之間粘結(jié)修正系數(shù)k<,b>和FRP筋與普通鋼筋彈性模量比建立了FRP結(jié)構(gòu)的裂縫計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)

6、果符合較好。 (5) 采用名義屈服位移研究了部分預(yù)應(yīng)力鋼絞線RPC梁的延性性能，并應(yīng)用基于能量觀點(diǎn)引入的延性指標(biāo)對(duì)FRP結(jié)構(gòu)的延性性能進(jìn)行了研究。 (6) 對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行了非線性全過程、簡化分析，在此基礎(chǔ)上，利用提出的分析方法對(duì)模型梁的延性和極限變形進(jìn)行了比較詳細(xì)的參數(shù)分析研究。 (7) 在CFRP配筋普通高強(qiáng)混凝土梁、預(yù)應(yīng)力RPC梁以及CFRP預(yù)應(yīng)力筋RPC梁彎曲性能試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了梁的受彎承載能力計(jì)算，與試