CFRP增強(qiáng)膨脹混凝土組合梁在偏心自應(yīng)力下的力學(xué)性能研究.pdf

1、在約束條件下的混凝土由于收縮會引起開裂，導(dǎo)致內(nèi)部鋼筋遭受銹蝕，嚴(yán)重影響到建筑物的適用性和耐久性。預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在抗裂方面有著天然的優(yōu)勢，然而復(fù)雜的張拉工藝和嚴(yán)格的錨具制作制約了其在實際工程中的應(yīng)用和發(fā)展。膨脹混凝土的廣泛應(yīng)用為這一難題提供了有效的解決途徑。用碳纖維增強(qiáng)塑料CFRP替代鋼筋不僅能起到防腐蝕的作用，而且作為澆筑模板，同時可以給膨脹混凝土提供更好的約束條件。鑒于以上因素提出了CFRP外包膨脹混凝土組合梁技術(shù)。這種組合結(jié)構(gòu)在延

2、遲開裂和消除腐蝕方面有著更好的表現(xiàn)。本文針對組合梁在偏心自應(yīng)力下的力學(xué)性能分短期和長期分別開展試驗研究和理論分析，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)組合梁短期力學(xué)性能
　　進(jìn)行了混凝土和CFRP的材料試驗。通過改變CFRP層數(shù)設(shè)計不同的CFRP增強(qiáng)方式。對7根膨脹混凝土CFRP組合梁(SHCC)和7根普通混凝土CFRP組合梁(PCC)進(jìn)行了靜態(tài)應(yīng)變監(jiān)測試驗（一個月）和四點(diǎn)彎曲試驗。試驗主要考慮了混凝土的種類、CFRP片材的層數(shù)和

3、布置形式。主要研究了混凝土的膨脹和CFRP偏心布置共同作用下產(chǎn)生的偏心自應(yīng)力在提高結(jié)構(gòu)抗彎性能上的作用。試驗結(jié)果表明，在延遲開裂和控制裂縫寬度方面，SHCC試件比PCC試件體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。在抗彎承載力方面，SHCC試件同樣優(yōu)于PCC試件。相比于對稱布置，偏心布置CFRP片材使得組合梁結(jié)構(gòu)的抗彎特性有進(jìn)一步提高。
　　(2)組合梁長期力學(xué)性能
　　試驗總共設(shè)計了14根組合梁試件和4根對照組試件。對所有試件分別進(jìn)行了材料試驗

4、，長期靜態(tài)應(yīng)變監(jiān)測試驗（五個月）和四點(diǎn)彎曲試驗。主要研究了預(yù)應(yīng)力的損失情況及偏心自應(yīng)力引起的預(yù)拱度對組合梁起到的改進(jìn)作用。通過四點(diǎn)彎曲試驗對預(yù)應(yīng)力組合梁力學(xué)性能進(jìn)行測試。試驗結(jié)果表明，在CFRP增強(qiáng)方式相同的情況下，SHCC試件比PCC試件表現(xiàn)出了更好的延遲開裂、控制裂縫寬度和承受荷載的能力。組合梁的承載力隨CFRP配筋率的增加而增大，然而過大的配筋率會使組合梁的破壞形態(tài)由彎曲破壞向彎剪破壞轉(zhuǎn)變。在配筋率相同的條件下，相比CFRP對稱布