论文部分内容阅读
高级复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/plastics-碳纤维增强聚合物/塑料)和超高性能混凝土RPC(Reactive Powder Concrete-活性粉末混凝土)都具有高强度和良好的耐久性能,属于超高性能材料,这两种材料组合起来形成CFRP预应力筋RPC梁,将极大减轻结构自重,提高结构的耐久性能,具有良好的工程应用前景。目前,国内外的试验研究大多限于CFRP预应力筋RPC梁的静力性能,对于CFRP预应力筋梁的疲劳试验也仅限于CFRP预应力筋普通混凝土梁。本文结合国家自然基金资助项目“配置碳纤维(CFRP)预应力筋超高性能混凝土梁的受力性能”的完成,通过对6根CFRP预应力筋RPC梁进行了静力和等幅疲劳试验,研究了RPC钢纤维含量,荷载水平,受力特征等参数对这种梁抗疲劳性能的影响,主要完成了以下工作:(1)介绍了本项课题的选题背景,综述了国内外的相关研究进展和基本结论,并提出了本文的研究工作。(2)完成了CFRP筋和RPC材料的材性试验,得到了CFRP筋和RPC的强度及应力-应变曲线。(3)分别对两组CFRP筋RPC梁进行了静力和疲劳试验。研究的参数主要有RPC中钢纤维含量、荷载水平、受力特征等。根据试验结果对试验梁在疲劳荷载作用下的刚度变化、最大应变、残余应变及裂缝发展等进行了较详细的分析和讨论。(4)在试验的基础上,结合混凝土的疲劳变形理论、疲劳损伤理论及非线性分析原理,提出了计算CFRP预应力筋RPC梁正截面抗弯疲劳全过程的分析方法。方法中考虑了组成材料不同损伤机制造成的应力重分布,通过分段线性分析实现了混凝土构件的非线性损伤过程模拟。并对梁的抗弯疲劳寿命进行了预测,计算结果与试验值吻合较好。(5)对CFRP筋RPC梁的开裂弯矩计算公式进行了推导,公式中考虑了正截面疲劳开裂机理和静力开裂弯矩的差异,引入了影响结构疲劳开裂的两个参数:混凝土抗拉疲劳的折减系数及预应力筋在疲劳荷载作用下有效预应力值的折减系数。另外,本文对试件在静力荷载作用下正截面裂缝宽度进行了研究,并对其在疲劳荷载作用下正截面裂缝宽度进行了修正。