论文部分内容阅读
摘要：CFRP以其轻质、高强、耐腐蚀和抗疲劳性能好等优点有望成为处于恶劣环境下混凝土结构中传统钢筋的替代品。但是CFRP筋应力-应变关系直至破坏都为线性,没有明显的屈服台阶,材料破坏属于脆性破坏；另外CFRP筋抗拉强度很高,但抗剪强度较低。因此,将其用于结构中不仅仅是材料的代替,还必须先对因CFRP筋力学特性所引起的问题进行研究。进行了4根混凝土简支梁受力全过程试验研究,其中3根为CFRP配筋,另一根为普通钢筋混凝土对比梁。3根CFRP配筋混凝土梁所采用的CFRP受拉主筋相同,但第一根梁的CFRP筋为单层布置,第二根梁的CFRP筋为单层布置且在受压区配置附加螺旋钢筋,第三根梁的CFRP筋为双层布置且在受压区配置附加螺旋钢筋。试验表明,CFRP配筋混凝土梁的跨中荷载-挠度曲线呈现为两个阶段：弹性阶段及开裂后弹性阶段；这与普通钢筋混凝土适筋梁的三阶段荷载-挠度曲线不同。试验中,由于CFRP筋与混凝土之间粘结强度不足,导致CFRP配筋混凝土梁的裂缝数量较少、间距较大、宽度较宽,与纯无粘结预应力混凝土梁的裂缝分布类似。通过对CFRP普通配筋混凝土试验梁可变形性指标的分析表明,在混凝土受压区配置螺旋钢筋及将CFRP筋分层布置能够提高梁的可变形性。采用OpenSees有限元分析程序对FRP配筋混凝土梁的受力全过程进行了非线性分析,包括CFRP普通配筋混凝土梁、AFRP有粘结部分预应力混凝土梁及CFRP体外无粘结预应力混凝土梁。与即有的试验结果对比表明,分析中所采用的单元类型、材料本构关系、建模方法及求解方法是可行的。采用OpenSees对影响CFRP配筋混凝土梁进行了参数分析。计算结果表明,提高混凝土强度等级和增加CFRP配筋率,能有效改善CFRP普通配筋混凝土梁的受力性能及可变形性；提高混凝二土强度等级、增加CFRP预应力筋配筋率、增大有效预应力及减小普通钢筋配筋率,能有效改善CFRP部分预应力混凝土梁的受力性能；而在满足承载力要求的情况下,减小CFRP预应力筋和普通钢筋的配筋率及有效预应力的大小,能够改善CFRP部分预应力混凝土梁的可变形性。