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纤维塑料筋部分预应力混凝土梁受弯性能研究

孟履祥  
【摘要】:纤维增强塑料筋(以下简称纤维塑料筋)是采用多股连续纤维作为增强纤维,热固性树脂作为基体材料,胶合、挤拉固化成型的一种新型复合材料,纤维塑料筋具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等很多优点。但是,其应力-应变关系为弹性,不具有钢筋那样明显的屈服点,所以用纤维塑料筋配筋的构件在破坏状态时的性能较差,耗能能力较弱,为了弥补这一缺点,本文采用预应力纤维塑料筋与非预应力普通钢筋混合配筋的部分预应力混凝土方案。并且为使非预应力钢筋具有与预应力纤维塑料筋匹配的防腐性能,采用先进的环氧涂层钢筋作为非预应力筋。 本文共制作了18条梁的试件,10条梁为后张有粘结部分预应力混凝土梁,采用芳纶纤维增强塑料筋(以下简称芳纶纤维筋)作为有粘结预应力筋,8条梁为后张无粘结部分预应力混凝土梁,采用碳纤维增强塑料筋(以下简称碳纤维筋)作为无粘结预应力筋,两者均以环氧涂层普通钢筋为非预应力筋,钢筋为HRB400级。试验采用三分点加载,进行了从混凝土开裂、裂缝开展直至梁受弯破坏的全过程试验,布置了荷载,位移,梁顶、梁侧混凝土表面应变,预应力纤维塑料筋应力以及裂缝宽度等测量项目,测定了梁的开裂荷载,梁截面应变分布,变形的发展规律,裂缝出现和发展过程,裂缝分布规律,以及极限承载力;并对试验数据和试验结果进行了分析研究。本文的主要研究工作和创新成果如下: 1.为改善配置纤维塑料筋的预应力混凝土梁的裂缝、挠度及受弯承载力性能,提出了以纤维塑料筋为预应力筋,并配置环氧涂层钢筋作为非预应力筋的混合配筋的抗弯配筋设计方案。试验证明,这种采用混合配筋的有粘结或无粘结部分预应力混凝土梁具有与配置钢绞线的后张部分预应力混凝土梁接近的受力性能,并且具有良好的延性性能和耗能能力。 2.测试国产φ8碳纤维筋的松弛性能,取得了碳纤维筋的松弛损失随时间对数近似呈直线变化的关系式;将粘结与机械夹持锚固原理相结合,初步研制成功用于夹持碳纤维筋棒材的新型夹片粘结型锚具。 3.对芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁,提出区分芳纶纤维筋破断及混凝土压坏的界限等效配筋率,推导了芳纶纤维筋拉断和混凝土压坏同时发生,混凝土压坏而芳纶纤维筋未拉断以及芳纶纤维筋拉断而混凝土未压坏等情况的承载力计算公式,并提出了芳纶纤维筋有粘结部分预应力混凝土梁短期刚度及裂缝宽度的计算公式,其


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