CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁抗弯性能静力试验研究

作     者：王立群 

作者单位：广西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓宇

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 

主      题：CFRP-PCPs复合筋 钢与混凝土连续组合梁 抗弯承载力 变形性能 内力重分布 

摘      要：CFRP-PCPs复合筋是通过纵向轴线位置处的CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋施加预应力,由超高性能混凝土UHPC(Ultra High Performance Concrete)浇筑的预应力混凝土复合筋(Prestressed Concrete Prisms)。CFRP-PCPs复合筋结合CFRP筋抗拉强度高、耐腐蚀、稳定性高的特性与UHPC超高强度、高延性与高耐久性,通过预应力的施加减缓了复合筋的开裂,提高了CFRP筋抗拉强度利用率。CFRP-PCPs复合筋可以有效提高结构的承载能力与抗裂性能,降低受力过程中的挠度;此外,复合筋防锈蚀,可实现工厂预制,施工便捷,具有广阔的应用前景。本文参考CFRP-PCPs复合筋混凝土连续梁受力性能试验研究与承载力、挠度与裂缝的理论分析计算,结合钢与混凝土连续组合梁受力分析与变形计算研究文献,将抗拉强度高、受力时挠度较小的CFRP-PCPs复合筋的应用研究拓展至承载能力与变形性能良好的钢与混凝土连续组合梁,在钢与混凝土连续组合梁负弯矩区配置CFRP-PCPs复合筋,以解决连续组合梁负弯矩区混凝土易受拉开裂的问题,防止混凝土板中钢筋锈蚀。首先,本文按照规范步骤制作CFRP-PCPs复合筋,通过CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁抗弯性能静力加载试验,观察量测组合梁混凝土板开裂荷载、钢梁屈服荷载、连续组合梁极限抗弯承载力以及连续梁跨中挠度、混凝土板裂缝间距与最大裂缝宽度等受力变形性能。同时根据试验数据绘制连续组合梁试件的荷载-挠度曲线图以及CFRP-PCPs复合筋的荷载-应变曲线图等数据图表,以便于试验数据的分析与比较。其次,参考CFRP-PCPs复合筋以及钢与混凝土组合梁研究文献,结合抗弯性能静力试验数据进行CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁受力过程分析;结合荷载-挠度曲线、混凝土板裂缝发展分布与理论计算,进行CFRP-PCPs复合筋连续组合梁变形性能分析。参考规范和有关文献,进行CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁受力变形计算公式推导,计算内容包括:组合梁混凝土板开裂荷载、钢梁屈服荷载、连续组合梁极限抗弯承载力以及连续梁跨中挠度、混凝土板裂缝间距与最大裂缝宽度。采用修正的CFRP-PCPs复合筋连续组合梁计算公式进行试验数据的验算,结果表明修正公式的准确性较高。最后,从组合梁混凝土板开裂到中支座处钢梁屈服、负弯矩区受拉钢筋屈服,再到跨中钢梁受拉屈服,直到连续组合梁达到承载能力极限状态,进行CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁塑性性能分析,得到复合筋对连续组合梁内力重分布的影响。结合连续组合梁负弯矩区的受力状态与试验数据进行塑性铰长度计算,对弯矩调幅系数η的影响因素进行拟合分析,为CFRP-PCPs复合筋连续组合梁的塑性设计提供参考。本文通过6根CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁抗弯性能试验,进行复合筋连续组合梁抗弯承载力、挠度、裂缝与塑性内力重分布的系统研究分析,为CFRP-PCPs复合筋加固钢与混凝土连续组合梁受力分析计算与工程应用提供参考和借鉴。