發(fā)布時(shí)間：2020-11-20 17:55

　　 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)筋具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn),采用FRP筋作為混凝土結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)材料可有效解決侵蝕環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)因鋼筋銹蝕而導(dǎo)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(qiáng)度較差,且與混凝土間黏結(jié)性能較差,FRP筋混凝土梁在應(yīng)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(jì)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(qiáng)灌漿料的構(gòu)造措施,外部波紋管只起體系成型和增強(qiáng)黏結(jié)力傳遞的作用,內(nèi)部高強(qiáng)水泥基灌漿料與FRP筋的黏結(jié)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(yàn)證上述構(gòu)造措施的可行性,本文對配置拉擠FRP筋以及新型構(gòu)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(jìn)行了9根FRP筋混凝土梁和1根鋼筋混凝土梁的受彎試驗(yàn),以FRP筋種類、配筋率、是否采用新型構(gòu)造措施為試驗(yàn)工況,研究了各試驗(yàn)梁的受彎承載力、破壞模式、變形能力,重點(diǎn)考察了正常使用極限狀態(tài)下試驗(yàn)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(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果整體吻合較好,驗(yàn)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(qiáng)度、底部受拉FRP縱筋種類與配筋率、側(cè)向構(gòu)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(jié)果,建立了通過混凝土軸心抗壓強(qiáng)度和FRP筋配筋率預(yù)測FRP筋混凝土梁可承受使用荷載的計(jì)算公式。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU398.9
【部分圖文】：

計(jì)基準(zhǔn)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(jié)構(gòu)。國內(nèi)外調(diào)查結(jié)果表明，造成混凝土結(jié)構(gòu)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(jì)損失。美國年均花費(fèi)約 2500 億美元以修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋腐蝕，其中 1550 億美元用于橋梁修復(fù)[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(jì) 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(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)超過半數(shù)以上的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的鋼筋銹蝕現(xiàn)象，有的碼頭結(jié)構(gòu)僅使用 6 年，上部結(jié)構(gòu)就出現(xiàn)了嚴(yán)重的鋼筋銹蝕破損[3]。美國學(xué)者通過“五倍定律”具體描述鋼筋銹蝕的嚴(yán)重性，即新建結(jié)構(gòu)在鋼筋防護(hù)方面每節(jié)省 1 美元，就意味著發(fā)現(xiàn)鋼筋銹蝕時(shí)需要多追加維修費(fèi)用 5 美元，混凝土順筋開裂時(shí)多追加維修費(fèi)用 25 美元，結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞時(shí)多追加維修費(fèi)用 125 美元[4]。2015，中國工程院正式啟動國家重大咨詢項(xiàng)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(gè)行業(yè)的腐蝕問題進(jìn)行調(diào)查研究，初步統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明我國鋼筋銹蝕成本約占當(dāng)年GDP 的 3.34％，總額超過 21000 億元。

圖 1-2 新型 FRP 縱筋構(gòu)造措施示意圖要研究內(nèi)容有較多關(guān)于 FRP 筋混凝土梁受彎性能的研究，但驗(yàn)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(dǎo)致試驗(yàn)梁與實(shí)際應(yīng)用中的不能很好地反映工程實(shí)際；小剪跨比導(dǎo)致剪切裂能對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。綜上所述，本文設(shè)計(jì)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(qiáng)筋，；其中 5 根試驗(yàn)梁采用新型構(gòu)造措施縱筋，探究究內(nèi)容如下： FRP 筋混凝土梁四點(diǎn)加載試驗(yàn)，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(gòu)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(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

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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(xué)學(xué)報(bào);2007年03期

4 葉列平;馮鵬;;FRP在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用與發(fā)展[J];土木工程學(xué)報(bào);2006年03期

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

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

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1 張?jiān)评?GFRP筋異強(qiáng)混凝土簡支梁力學(xué)性能研究[D];東北石油大學(xué);2017年

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4 李海霞;FRP配筋混凝土梁試驗(yàn)研究及理論分析[D];華中科技大學(xué);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(xué);2006年

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

本文編號：2891785