钢-连续纤维复合筋混凝土梁受弯性能试验研究及理论分析

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近年来,钢筋混凝土结构的锈蚀问题越来越得到关注。由于钢筋的耐腐蚀性差,从而大大降低了结构的耐久性。纤维增强复合材料(FRP)以其高强、轻质、耐腐蚀等优点,开始在土木与建筑工程结构中得到应用。但FRP是一种脆性材料,在破坏前没有预兆。鉴于此,若将此钢筋和FRP结合相互弥补不足,就能得到更加理想的材料。钢-连续纤维复合筋(steel-FiberComposite Bar,简称SFCB)即为钢筋与连续纤维复合而成的新型材料,它同时具有耐腐蚀、延性好、强度高等优点。   本文针对钢.连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土梁受弯性能进行了试验及理论研究。主要工作有:   为了研究SFCB作为增强材料的混凝土梁的受弯性能,本文设计了十根混凝土受弯构件,其中包括5根SFCB混凝土梁、3根FRP筋混凝土梁、1根钢筋混凝土梁和1根钢筋与FRP筋混杂配筋混凝土梁,并对它们进行单调静力加载试验。通过不同梁的破坏模式、极限承载力、裂缝发展、挠度变化以及延性等试验结果的对比,对钢-连续纤维复合筋混凝土梁的受弯性能进行深入分析。   本文对进行试验的钢筋混凝土梁和SFCB混凝土梁进行了非线性有限元分析。用ANSYS软件模拟构件在单调荷载作用下的受弯性能,给出荷载-挠度曲线、裂缝发展情况、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载等。最后将计算结果与试验结果进行验证对比,吻合得较好。   本文给出了SFCB混凝土梁平衡配筋率的计算方法,并根据SFCB混凝土梁受弯破坏的不同形式,给出了各种情况的极限承载力的计算公式,与实测值对比吻合较好。   本文对比现有计算FRP筋混凝土梁刚度的公式,利用试验数据对其进行一定的修正,给出本文建议的SFCB混凝土梁刚度的计算公式。将建议公式计算值与实测值对比吻合较好。并对影响SFCB混凝土梁裂缝宽度的因素进行分析,提出了适合SFCB混凝土梁的裂缝限值。
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