论文部分内容阅读
近年来,钢筋锈蚀造成的混凝土结构早期劣化现象在国内外的许多调查报告中多被提及。如何解决钢筋锈蚀带来的混凝土结构耐久性问题成为国内外学者必须面对的重大课题。纤维筋的应用是从源头上解决钢筋锈蚀引起的一系列耐久问题的有效方法之一。纤维筋具有轻质高强、耐腐蚀性好、绝缘无磁等优点,可应用于易受各种环境因子侵蚀的恶劣环境中。玄武岩纤维筋是继玻璃纤维筋和碳纤维筋后出现的新型纤维筋,其性能介于玻璃纤维和碳纤维之间,但具有更高的性价比。目前国内关于玄武岩纤维筋补强混凝土梁(以下简称BFRP筋梁)结构性能的研究主要集中在正截面受弯性能,关注受剪性能的研究相对较少。因此,本文通过实验研究、数值模拟调查研究多参数影响下BFRP筋梁的受剪承载性能。针对目前BFRP筋梁受剪性能的研究现状,本文以箍筋种类、纵筋配筋率、纵筋种类和剪跨比为研究变量设计了 19根试验梁,采用三点加载,较为系统深入调查了多参数影响下BFRP筋梁的受剪性能。在实验的基础上,本文还通过有限元软件DIANA对试件建模并进行非线性数值模拟,对实验结果进行了检证,并进一步对受剪机制进行了分析。最后,基于实验研究和数值模拟结果,揭示了BFRP筋梁的受剪承载机制。在本研究的范围内,得到以下有益结论:(1)关于破坏模式纵筋采用BFRP筋,箍筋采用BFRP筋或普通钢筋且配筋率合理的情况下,BFRP筋梁均发生剪压破坏;和箍筋采用BFRP筋相比,箍筋采用普通钢筋时,峰值后破坏呈相对延性;对于纵筋采用BFRP筋的无腹筋梁,在剪跨比为2.5和3.5时均发生斜拉破坏。(2)关于刚度纵筋弹性模量对斜裂缝出现前的刚度有着显著影响。对于配置弹性模量较小纵筋的梁,斜裂缝出现前试验梁的刚度明显偏小。纵筋配筋率、箍筋种类和纵筋种类均会对斜裂缝出现后刚度产生影响。斜裂缝出现后刚度随箍筋弹性模量、纵筋弹性模量、纵筋配筋率增大而增大。(3)关于受剪承载力受剪承载力随纵筋配筋率或纵筋弹性模量增大而增加。是由于纵筋配筋率或纵筋弹性模量增大时,对裂缝开口进展的约束效果更好,提高了骨料咬合传递剪力与未开裂混凝土承担的剪力,同时使主斜裂缝的倾角趋于减小,增加梁与主斜裂缝相交的箍筋数量,最终提升了极限状态时“拱机制”承担剪力和“桁架机制”承担的剪力。(4)关于承载机制数值模拟结果表明,相同纵筋配筋率下,箍筋弹性模量越大,其“桁架机制”在承载过程增强越快,破坏时“桁架机制”承担剪力比重超过“拱机制”,承担大部分外部剪力。当箍筋弹性模量相同时,纵筋配筋率越高,破坏时“拱机制”和“桁架机制”均会得到一定程度增强,但在箍筋使用普通钢筋的梁中,“拱机制”增强幅度更为显著;当箍筋种类以及纵筋配筋率相同时,纵筋弹性模量越大,破坏时“拱机制”承担剪力提升越显著。(5)关于各国规范公式的受剪承载力定量评价英国规范对BFRP筋梁受剪承载力的预测结果偏不安全,美国规范和日本规范给出偏保守的预测结果。总体而言,加拿大规范的预测结果最为准确。