發(fā)布時間：2020-11-20 17:55

　　 纖維增強復合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)筋具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕等優(yōu)點,采用FRP筋作為混凝土結構的增強材料可有效解決侵蝕環(huán)境中混凝土結構因鋼筋銹蝕而導致的耐久性問題。但另一方面,由于FRP筋的彈性模量較低、抗剪強度較差,且與混凝土間黏結性能較差,FRP筋混凝土梁在應用中存在裂縫寬度過大的問題,配筋往往由正常使用極限狀態(tài)控制而使得FRP筋配筋較多,經(jīng)濟成本較高。為改善FRP筋混凝土梁裂縫過寬的問題,本文提出一種將FRP筋穿入金屬波紋管并灌注水泥基高強灌漿料的構造措施,外部波紋管只起體系成型和增強黏結力傳遞的作用,內(nèi)部高強水泥基灌漿料與FRP筋的黏結性能較好,共同參與受拉,可起到減小FRP筋混凝土梁裂縫寬度的作用。為驗證上述構造措施的可行性,本文對配置拉擠FRP筋以及新型構造措施FRP筋的混凝土梁的受彎性能開展了系統(tǒng)研究,具體研究內(nèi)容如下:(1)進行了9根FRP筋混凝土梁和1根鋼筋混凝土梁的受彎試驗,以FRP筋種類、配筋率、是否采用新型構造措施為試驗工況,研究了各試驗梁的受彎承載力、破壞模式、變形能力,重點考察了正常使用極限狀態(tài)下試驗梁的撓度、裂縫分布、平均裂縫間距以及平均裂縫寬度的發(fā)展規(guī)律。(2)采用有限條帶法編制了FRP筋混凝土梁的彎矩-曲率分析程序,計算結果與試驗結果整體吻合較好,驗證了分析的正確性;開展參數(shù)分析,考察了混凝土軸心抗壓強度、底部受拉FRP縱筋種類與配筋率、側(cè)向構造筋配筋率等參數(shù)對FRP筋混凝土梁受彎性能的影響規(guī)律。(3)基于模擬分析結果,建立了通過混凝土軸心抗壓強度和FRP筋配筋率預測FRP筋混凝土梁可承受使用荷載的計算公式。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

計基準期即喪失了使用功能，特別是腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中的廠房、橋梁及海洋工程結構。國內(nèi)外調(diào)查結果表明，造成混凝土結構耐久性失效的首要原因便是鋼筋銹蝕，這對世界各國造成了巨額經(jīng)濟損失。美國年均花費約 2500 億美元以修復混凝土結構中的鋼筋腐蝕，其中 1550 億美元用于橋梁修復[1]。據(jù)美國材料咨詢委員（NMAB）調(diào)查，由于鋼筋銹蝕的影響，全美國約有 25 萬座鋼筋混凝土橋梁受到不同程度的損害[2]。自 20 世紀 60 年代以來，我國曾多次對沿海地區(qū)的海港碼頭以及其他水工建筑物進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)超過半數(shù)以上的鋼筋混凝土結構存在嚴重的鋼筋銹蝕現(xiàn)象，有的碼頭結構僅使用 6 年，上部結構就出現(xiàn)了嚴重的鋼筋銹蝕破損[3]。美國學者通過“五倍定律”具體描述鋼筋銹蝕的嚴重性，即新建結構在鋼筋防護方面每節(jié)省 1 美元，就意味著發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時需要多追加維修費用 5 美元，混凝土順筋開裂時多追加維修費用 25 美元，結構嚴重破壞時多追加維修費用 125 美元[4]。2015，中國工程院正式啟動國家重大咨詢項目“中國腐蝕狀況與控制策略研究”，對全國包括交通、建筑、水利等 30 多個行業(yè)的腐蝕問題進行調(diào)查研究，初步統(tǒng)計結果表明我國鋼筋銹蝕成本約占當年GDP 的 3.34％，總額超過 21000 億元。

圖 1-2 新型 FRP 縱筋構造措施示意圖要研究內(nèi)容有較多關于 FRP 筋混凝土梁受彎性能的研究，但驗梁多有跨度和截面尺寸較小、剪跨比較低的問一問題非常突出。這導致試驗梁與實際應用中的不能很好地反映工程實際；小剪跨比導致剪切裂能對試驗結果產(chǎn)生影響。綜上所述，本文設計了 9 根400mm、剪跨比約 4.3 的 FRP 筋混凝土梁和 1 根件，采用 CFRP 筋和 GFRP 筋作為底部加強筋，；其中 5 根試驗梁采用新型構造措施縱筋，探究究內(nèi)容如下： FRP 筋混凝土梁四點加載試驗，研究 FRP 筋種類措施筋對 FRP 筋混凝土梁受彎承載力、破壞模式裂縫分布、平均裂縫間距以及平均裂縫寬度的影

N-12 2φ12 GFRP 0.31 無T-12 2φ12 GFRP 0.32 部分套管Q-12 2φ12 GFRP 0.32 全套管N-16 2φ16 GFRP 0.56 無T-16 2φ16 GFRP 0.58 部分套管N-12 2φ12 CFRP 0.31 無T-12 2φ12 CFRP 0.32 部分套管N-16 2φ16 CFRP 0.56 無T-16 2φ16 CFRP 0.58 部分套管C-16 2φ16 HRB400 0.56 無命名規(guī)則如下，RC 代表鋼筋混凝土梁；FRP 筋混凝土梁首字母代筋種類，以字母 G 代表采用 GFRP 筋，字母 C 代表采用 CFRP 筋 N 代表無套管的普通 FRP 筋混凝土梁，T 代表部分套管，Q 代表代表受拉筋直徑，單位 mm。是否采用灌漿波紋管構造措施筋的試效高度不同，故縱筋配筋率略有差異。
【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 朱虹;董志強;吳剛;吳智深;;FRP筋混凝土梁的剛度試驗研究和理論計算[J];土木工程學報;2015年11期

2 薛偉辰;鄭喬文;楊雨;;FRP筋混凝土梁正截面抗彎承載力設計研究[J];工程力學;2009年01期

3 薛剛;郭曉燕;;鋼筋混凝土梁抗彎剛度非線性全過程分析[J];內(nèi)蒙古科技大學學報;2007年03期

4 葉列平;馮鵬;;FRP在工程結構中的應用與發(fā)展[J];土木工程學報;2006年03期

5 祁德慶;錢文軍;薛偉辰;;土木工程用FRP筋的耐久性研究進展[J];玻璃鋼/復合材料;2006年02期

6 趙羽習,金偉良;鋼筋銹蝕導致混凝土構件保護層脹裂的全過程分析[J];水利學報;2005年08期

7 岳清瑞;我國碳纖維(CFRP)加固修復技術研究應用現(xiàn)狀與展望[J];工業(yè)建筑;2000年10期

相關博士學位論文 前1條

1 徐新生;FRP筋力學性能及其混凝土梁受彎性能研究[D];天津大學;2007年

相關碩士學位論文 前6條

1 張云雷;GFRP筋異強混凝土簡支梁力學性能研究[D];東北石油大學;2017年

2 高王鑫;鋼筋與套管約束CFRP縱筋混合配筋混凝土柱抗震性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2017年

3 白馨宇;CFRP復材筋與鋼筋混合配筋柱的軸壓性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

4 李海霞;FRP配筋混凝土梁試驗研究及理論分析[D];華中科技大學;2007年

5 袁競峰;新型FRP筋混凝土梁受彎性能研究[D];東南大學;2006年

6 曾德光;FRP筋混凝土梁的受彎性能試驗研究和理論分析[D];東南大學;2005年

本文編號：2891785