预应力CFRP筋混凝土连续梁延性变形能力及计算方法研究

摘要

CFRP筋的抗腐蚀特点,可以有效解决钢筋混凝土结构中钢筋的锈蚀问题,提高其耐久性。然而,由于CFRP筋的线弹性、无屈服点,已有的钢筋混凝土结构的延性设计理论不再适用。目前对预应力CFRP筋混凝土连续梁的延性性能及计算方法研究较少,且未形成统一的设计理论。本文采用数值模拟和理论分析相结合的方法对该类梁的延性性能及计算方法进行研究。
　　本文用ANSYS软件对预应力CFRP筋混凝土连续梁进行非线性有限元分析,并与实验结果对比,验证本文所建有限元模型的可靠性。
　　对预应力CFRP筋混凝土连续梁变参数仿真分析,对梁的开裂荷载、极限荷载、CFRP筋的极限应力、M??曲线的变化情况进行研究。研究表明:CFRP筋的配筋率、张拉控制应力对梁的各特征值影响较大,而混凝土强度、非预应力筋配筋率等仅对极限荷载有所影响,而对其他各特征值无明显影响;CFRP筋配筋率、非预应力筋配筋率、受压钢筋配筋率对M??曲线影响较大,而混凝土强度、张拉控制应力等对M??曲线无显著影响。
　　根据有限元分析结果,提出预应力CFRP筋混凝土连续梁的曲率延性系数计算公式,并给出公式中设计目标状态的确定方法。按本文提出的计算公式计算模拟试验梁的曲率延性系为1.18~4.18。对曲率延性的影响因素进行研究,结果表明:曲率延性随CFRP筋配筋率增大而减小;混凝土强度提高对曲率延性无明显影响;低配筋时曲率延性随预应力度的增大而增大;曲率延性随受压钢筋配筋率增大而增大,且受压钢筋配筋率越大,影响越明显。
　　以综合配筋指标为变量,建立预应力CFRP筋混凝土连续梁曲率延性系数的简化计算公式,并给出曲率延性下限值为2,综合配筋指标?0、预应力度?的建议取值范围分别为0.16~0.308、0.288~0.492。

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第一章 绪论

1.1研究意义

1.2土建用FRP筋材的性能特点

1.3预应力FRP筋混凝土结构的研究与应用现状

1.4主要研究内容

第二章 预应力FRP筋混凝土结构的延性设计理论

2.1延性的基本概念

2.2FRP筋混凝土结构的延性性能

2.3本章小结

第三章 预应力CFRP筋混凝土连续梁延性性能的仿真分析

3.1仿真分析模型的建立

3.2模拟试验梁的设计

3.3不同配筋方案下梁的弯矩–曲率特性

3.4关键参数影响效果研究

3.5本章小结

第四章 预应力CFRP筋混凝土连续梁曲率延性计算方法研究

4.1曲率延性系数定义

4.2设计目标状态的确定及曲率延性计算

4.3曲率延性分析

4.4曲率延性简化计算公式

4.5本章小结

结论与展望

参考文献

致谢