CFRP筋珊瑚混凝土梁受弯性能试验研究

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为实施海洋强国战略,开发海岛工程建设,在不破坏海洋生态环境的前提下,将岛礁上分布的珊瑚碎屑作为混凝土的粗骨料,利用海水取代淡水,就地取材,配置珊瑚混凝土,这样不仅节省成本,缩短工期,还节约资源。但是海水中存在大量氯离子,会引发钢筋锈蚀、保护层锈胀开裂等一系列耐久性问题,而CFRP筋轻质、高强、耐腐蚀等卓越性能,用来取代钢筋,能从根本上解决海洋腐蚀环境下工程结构耐久性问题。基于此应用,为日后推广CFRP筋珊瑚混凝土构件,本文进行了2根钢筋珊瑚混凝土梁、6根CFRP筋珊瑚混凝土梁、2根CFRP-钢复合筋珊瑚混凝土梁的受弯性能试验,主要研究内容如下:(1)研究了不同筋材类别、不同配筋率对珊瑚混凝土梁的破坏现象、极限承载力、挠度、裂缝分布及发展规律的影响,分析了纵筋应变、挠度、裂缝宽度随荷载的发展规律。(2)根据CFRP筋和珊瑚混凝土相对滑移较大、两者应变不再符合平截面假定的特点,借鉴锈蚀钢筋混凝土梁的粘结滑移理论和钢-混凝土组合梁中由于滑移效应引起的承载力损失的计算方法,对CFRP筋珊瑚混凝土梁由于滑移效应造成的承载力损失的原理进行了解释,并建立了由于滑移效应引起的承载力退化的相关量化计算模型。(3)分析了CFRP筋珊瑚混凝土梁抗弯刚度的影响因素,明确了CFRP筋与珊瑚混凝土两者相对滑移是影响抗弯刚度的关键因素,采用刚度解析法引入CFRP筋应变不协调系数m来反映受拉CFRP筋相对于同位置处的混凝土应变滞后效应,通过对试验数据回归分析,得出CFRP筋应变不协调系数m与筋材表面相对粗糙度n的关系;同时考虑珊瑚混凝土与普通混凝土的差异,对内力臂系数η、截面弹塑性抵抗矩系数(?)、裂缝间CFRP筋应变不均匀系数?进行修正,建立了CFRP筋珊瑚混凝土梁抗弯刚度的计算模型。(4)借鉴FRP材料规范裂缝宽度计算公式,对CFRP筋与珊瑚混凝土的相对粘结特性系数iv的取值进行修正,并提出珊瑚混凝土裂缝宽度修正系数?,建立适用于CFRP筋珊瑚混凝土梁裂缝宽度的计算模型。
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