ECC力學(xué)性能及其增強(qiáng)鋼筋-FRP筋-混凝土復(fù)合梁受彎性能研究.pdf

1、中圖分類號(hào)：UDC：工學(xué)碩士學(xué)位論文ECC力學(xué)性能及其增強(qiáng)鋼筋／FRP筋一混凝土復(fù)合梁受彎lI土1I／月x匕g研究碩士研究生：導(dǎo)師：寸_!J：專業(yè)：王必元葛文杰博士結(jié)構(gòu)工程揚(yáng)州大學(xué)二0一六年五月王必元ECC力學(xué)性能及其增強(qiáng)鋼筋／FRP筋混凝土復(fù)合梁受彎性能研究I手兩斐混凝土結(jié)構(gòu)的開裂現(xiàn)象比較普遍，會(huì)隨著裂縫寬度的增大而更容易受到腐蝕，導(dǎo)致正常荷載下混凝土結(jié)構(gòu)破壞。新型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋(FiberReinforcedPolymerTen

2、don，F(xiàn)RP筋)混凝土結(jié)構(gòu)的破壞為脆性破壞，其耗能性能相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)稍差；FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫寬度較大，撓度變形大。為解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和FI沖筋混凝土結(jié)構(gòu)在使用中的種種問題，使用工程水泥基復(fù)合材料(EngineeredCementitiousComposites，ECC)來進(jìn)行改善。具體做法是使用ECC替換受拉區(qū)混凝土，利用ECC良好的裂縫控制能力來改善鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)易被腐蝕，F(xiàn)RP筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫和撓度變形大的問題。為制備

3、良好的工程水泥基復(fù)合材料，解決纖維成團(tuán)以及拉伸試驗(yàn)中不出現(xiàn)應(yīng)變硬化和多裂縫等問題，提出摻入硅灰的制備方法，并采用整澆的方式以保證纖維的良好分散。分析研究了三種試件的拉伸試驗(yàn)和部分配合比的立方體抗壓試驗(yàn)。結(jié)果表明，硅灰的摻入能較好解決纖維成團(tuán)問題；整澆有利于應(yīng)變硬化的發(fā)揮和多裂縫開展；水膠比增大和水泥摻量減小即粉煤灰摻量增大會(huì)降低試塊的抗壓強(qiáng)度；三種類型的拉伸試件均在試驗(yàn)中出現(xiàn)了良好的應(yīng)變硬化現(xiàn)象。為解決混凝土結(jié)構(gòu)失效或損傷而導(dǎo)致鋼筋腐蝕

4、的混凝土結(jié)構(gòu)耐久性問題，提出采用ECC替代一般混凝土和使用FRP筋替換鋼筋的措施，達(dá)到阻止腐蝕性物質(zhì)進(jìn)入混凝土、控制裂縫寬度、防止鋼筋腐蝕，提高混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的目的。通過對比鋼筋／FRP筋混凝土梁、鋼筋／FRP筋復(fù)合梁、鋼筋／FRP筋ECC梁，對其平截面假定、應(yīng)變協(xié)調(diào)進(jìn)行驗(yàn)證，對開裂荷載、屈服荷載、極限荷載、裂縫發(fā)展、延性進(jìn)行試驗(yàn)研究。驗(yàn)證了ECC替換混凝土的優(yōu)越性，對比研究分析ECC替換高度率對鋼筋／FRP筋試件的改善作用。參照鋼筋

5、混凝土理論，在簡化的ECC拉伸本構(gòu)、壓縮本構(gòu)以及平截面假定和應(yīng)變協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，建立了ECC受彎試件的計(jì)算模型，對整個(gè)加載過程中梁的應(yīng)力應(yīng)變變化進(jìn)行了探討，給出了適筋試件受彎各階段正截面的開裂荷載、屈服荷載、極限荷載等的推導(dǎo)分析方法，曲率、撓度、延性以及ECC最佳替換高度等。為結(jié)構(gòu)耐久性較高的結(jié)構(gòu)提供了一種新型結(jié)構(gòu)形式，并為其推廣應(yīng)用提供了設(shè)計(jì)理論，對新材料復(fù)合結(jié)構(gòu)中梁的設(shè)計(jì)和應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。最后通過與試驗(yàn)結(jié)果的對比，驗(yàn)證了理論分析的