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GFRP箍筋钢纤维混凝土梁受剪性能试验研究

赵善超  
【摘要】:钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要原因,使用FRP筋替代钢筋,可以从根本上解决钢筋混凝土构件因钢筋锈蚀所导致耐久性下降的问题。虽然FRP材料具有强度高、耐腐蚀的优点,但是由于其弹性模量较小,FRP筋构件在受载过程中会出现裂缝较宽、变形较大等问题。通过在混凝土基体中加入钢纤维,可以有效抑制混凝土构件裂缝的开展,提高构件抗变形能力。为此,本文开展掺加钢纤维的GFRP箍筋混凝土梁受剪试验研究,对比分析GFRP箍筋混凝土梁在不同钢纤维掺量下的承载力、变形以及裂缝开展等问题,主要研究内容及结论如下:1.对5根GFRP箍筋钢纤维混凝土梁进行抗剪试验研究,分析了不同剪跨比和钢纤维掺量对构件抗剪承载力以及裂缝开展的影响。与课题组之前完成的未掺加钢纤维的GFRP箍筋混凝土梁试验结果进行了对比,结果表明不同钢纤维掺量的试验梁受剪开裂荷载均有所提升,且裂缝的开展得到有效地抑制。2.利用三维球状模型对基体中乱向分布的钢纤维进行了定量分析,进而求解出模型中钢纤维对抗剪承载力的贡献值。同时基于桁架-拱模型理论和变形协调条件,推导出GFRP箍筋钢纤维混凝土梁抗剪承载力计算公式。经与试验结果对比,实测值与公式计算值比值的变异系数为0.11,平均值为1.06,可见实测值与计算值较吻合。3.结合GFRP箍筋混凝土梁试验数据,对相关文献混凝土梁受剪开裂荷载计算公式进行了分析;并以此为基础,考虑钢纤维混凝土与普通混凝土抗拉强度的差异,提出了GFRP箍筋钢纤维混凝土受剪梁受剪开裂荷载计算公式。经与试验值对比分析,两者之间误差较小,可以作为此类构件受剪开裂荷载计算公式。4.通过对GFRP箍筋钢纤维混凝土梁斜截面裂缝开展机理的分析,基于试验数据,分别对受剪开裂荷载差异系数、箍筋应变不均匀系数以及平均裂缝宽度增大系数进行了回归分析,最终得到GFRP箍筋钢纤维混凝土梁受剪最大裂缝宽度计算公式。比较该公式的计算值与实测值,二者较为吻合。5.采用ABAQUS软件建立了GFRP箍筋钢纤维混凝土梁模型,通过对比试验值与模拟值,验证了模型的准确性。利用该模型拓展分析了混凝土强度、箍筋配筋率等因素对构件受剪性能的影响。


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