钢-连续纤维复合筋（SFCB）增强混凝土梁受弯性能研究
发布时间：2020-07-22 02:39
【摘要】：钢筋混凝土结构的锈蚀问题促进了对FRP及FRP混凝土结构的研究,但FRP筋混凝土梁的破坏表现为脆性破坏,延性较差。钢-连续纤维复合筋(SFCB)作为一种以钢筋为内芯外包纵向纤维的新型增强复合材料,具有强度高、延性好、弹性模量较高、稳定的二次刚度及优异的耐腐蚀性能等特点,可以代替普通钢筋配置到混凝土梁中,形成强度高、延性好、耐久性好的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土梁。本文从以下四个方面展开研究,研究成果将对SFCB及SFCB增强混凝土梁的推广应用提供参考和依据,具有重要的理论意义及实用价值。(1)通过对三种SFCB进行单调拉伸试验,测得了其屈服强度和极限抗拉强度,试验结果表明,SFCB在内芯钢筋屈服后外包纤维继续承受拉力,具有稳定的二次刚度;等直径SFCB外包纤维相同时,内芯钢筋直径越大,初始刚度越高,屈服荷载越大,但纤维拉断时所对应的极限荷载越小;等直径SFCB内芯钢筋直径相同时,外包玄武岩纤维的SFCB的极限荷载比外包玻璃纤维的SFCB要高。(2)本文通过对1根钢筋混凝土梁、4根SFCB增强混凝土梁、1根BFRP筋混凝土梁以及2根BFRP筋和钢筋混合配筋混凝土梁进行静力受弯性能试验,研究了不同纤维类型、配筋率、外包纤维截面面积与钢筋截面面积比Af/As对SFCB增强混凝土梁的承载能力、破坏形态、裂缝及挠度的影响。试验结果表明,SFCB混凝土梁从开始加载到最终破坏,实测的混凝土沿截面高度的平均应变基本符合平截面假定,且混凝土能与SFCB协调变形,并能共同工作;在SFCB种类一致的情况下,增大复合筋的配筋率可以有效提高SFCB混凝土梁的屈服荷载和极限荷载,提高构件抵抗变形的能力,显著提高试件抵抗裂缝开展能力,减小短期荷载下的最大裂缝宽度,缩短平均裂缝间距,提高试件的延性;在内芯钢筋直径相同的情况下,包覆玻璃纤维的复合筋S6G24比包覆玄武岩纤维的复合筋S6B20更能抵抗受弯变形:当SFCB外包纵向纤维种类相同时Af/As越小,试件的屈服荷载越大,荷载所对应的挠度值也越小,说明适当减小Af/As的值可以增强试件抵抗变形的能力;配筋率相同的SFCB混凝土梁,SFCB内芯钢筋直径越大,试件抵抗变形的能力越强,试件抵抗裂缝开展的能力越强。(3)基于材料的本构模型和平截面假定,定义了 SFCB增强混凝土梁受弯破坏的三种形态,即适筋破坏、超筋破坏和少筋破坏,给出了两个平衡配筋率;推导了 SFCB增强混凝土梁开裂荷载、屈服荷载和极限荷载的计算公式,给出了短期荷载下SFCB增强混凝土梁的刚度和最大裂缝宽度的计算公式,将理论公式计算的结果与试验值进行比较,验证了理论分析的合理性。(4)基于混凝土和SFCB本构关系,建立SFCB增强混凝土梁的ABAQUS有限元模型,将模拟出的SFCB增强混凝土梁的荷载-挠度曲线、屈服荷载和极限荷载与试验结果进行比较,验证了模型和参数设置的正确性;并进一步分析外包纵向纤维类型、混凝土强度、混凝土保护层厚度以及SFCB内芯钢筋等级对SFCB增强混凝土梁受弯性能的影响。
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU37
【图文】：
筋为玄武岩纤维增强复合材料筋，即ＢＦＲＰ筋，直径１２邋ｍｍ：箍筋采用ＨＲＢ４００级钢筋，逡逑直径８邋ｍｍ：架立筋采用直径１２邋ｍｍ的ＨＲＢ４００级钢筋。本批构件所用的ＳＦＣＢ和ＢＦＲＰ逡逑筋的截面如图２．１所示。逡逑逦表２．〗ＳＦＣＢ型号及其组成材料逦逡逑复合筋型号逦内芯钢筋逦外包纤维类型逡逑Ｓ６Ｂ２０逦＃６逦ＢＦＲＰ逡逑Ｓ８Ｂ３０逦曲８逦ＢＦＲＰ逡逑Ｓ６Ｇ２４逦N滃危跺危牵疲遥绣义希拢疲遥绣褰铄危樱叮拢玻板危樱福拢常板危樱叮牵玻村义贤迹玻笔匝樗媒畈腻义希玻保膊男允匝殄义希ǎ保┗炷铃义匣炷潦苎故钥槊子贸叽缥保担板澹恚恚欤担板澹恚恚欤担板澹恚淼牧⒎教迨钥椋匝榛髅族义嫌茫伲牛玻埃靶鸵貉故窖沽κ匝榛馐钥橛肓和街ぁ０础痘炷燎慷儒义霞煅槠蓝ū曜肌返墓娑ǎ獾没炷亮⒎教蹇寡骨慷绕骄担澹酰恚剑矗常福靛澹停校幔⒎教蹇瑰义涎骨慷缺曜贾担澹酰耄剑矗常保稿澹停校幔凰愕闹嵝目寡骨慷缺曜贾担澹耄剑玻福福稿澹停校幔嵝目估垮义隙缺曜贾抵剑玻罚村澹停校幔阅Ａ慷常常玻瑰澹牵校帷；炷亮⒎教迨钥槭苎谷缤迹玻菜尽ｅ义
本文编号：2765197
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU37
【图文】：
筋为玄武岩纤维增强复合材料筋，即ＢＦＲＰ筋，直径１２邋ｍｍ：箍筋采用ＨＲＢ４００级钢筋，逡逑直径８邋ｍｍ：架立筋采用直径１２邋ｍｍ的ＨＲＢ４００级钢筋。本批构件所用的ＳＦＣＢ和ＢＦＲＰ逡逑筋的截面如图２．１所示。逡逑逦表２．〗ＳＦＣＢ型号及其组成材料逦逡逑复合筋型号逦内芯钢筋逦外包纤维类型逡逑Ｓ６Ｂ２０逦＃６逦ＢＦＲＰ逡逑Ｓ８Ｂ３０逦曲８逦ＢＦＲＰ逡逑Ｓ６Ｇ２４逦N滃危跺危牵疲遥绣义希拢疲遥绣褰铄危樱叮拢玻板危樱福拢常板危樱叮牵玻村义贤迹玻笔匝樗媒畈腻义希玻保膊男允匝殄义希ǎ保┗炷铃义匣炷潦苎故钥槊子贸叽缥保担板澹恚恚欤担板澹恚恚欤担板澹恚淼牧⒎教迨钥椋匝榛髅族义嫌茫伲牛玻埃靶鸵貉故窖沽κ匝榛馐钥橛肓和街ぁ０础痘炷燎慷儒义霞煅槠蓝ū曜肌返墓娑ǎ獾没炷亮⒎教蹇寡骨慷绕骄担澹酰恚剑矗常福靛澹停校幔⒎教蹇瑰义涎骨慷缺曜贾担澹酰耄剑矗常保稿澹停校幔凰愕闹嵝目寡骨慷缺曜贾担澹耄剑玻福福稿澹停校幔嵝目估垮义隙缺曜贾抵剑玻罚村澹停校幔阅Ａ慷常常玻瑰澹牵校帷；炷亮⒎教迨钥槭苎谷缤迹玻菜尽ｅ义
本文编号：2765197
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