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配GFRP筋UHPC构件的拉伸与粘结性能研究

配GFRP筋UHPC构件的拉伸与粘结性能研究

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作者：李益达重庆交通大学

学位级别：硕士

本文以配GFRP筋UHPC结构作为研究对象,开展了配GFRP筋UHPC结构的粘结滑移性能和单轴拉伸性能试验,研究了其破坏模式、粘结滑移、荷载位移曲线和开裂特性,并利用ABAQUS有限元软件建立了轴拉试件的有限元模型,提出了抗拉承载力、开裂刚度... 详细信息

本文以配GFRP筋UHPC结构作为研究对象,开展了配GFRP筋UHPC结构的粘结滑移性能和单轴拉伸性能试验,研究了其破坏模式、粘结滑移、荷载位移曲线和开裂特性,并利用ABAQUS有限元软件建立了轴拉试件的有限元模型,提出了抗拉承载力、开裂刚度和裂缝宽度计算公式。本文主要研究工作和结论如下:(1)开展了10个GFRP筋UHPC试件的粘结滑移性能试验。以粘结长度、筋材表面处理和筋材直径为试验参数,获得了拉拔试件的破坏模式、粘结滑移曲线等粘结滑移特性。结果表明,绝大多数拉拔试件以GFRP筋拔出破坏模式失效。对GFRP筋表面进行缠肋处理比喷砂更能获得优异的粘结性能,并且肋纹越显著,粘结滑移曲线峰值荷载后的波动越明显。基于现有研究,提出了粘结强度拟合估算公式。(2)开展了3个未配筋的UHPC和6个配GFRP筋UHPC狗骨式试件的单轴拉伸试验,以不同筋材类型、筋材直径和筋材配筋率为参数,分析了配筋试件的破坏模式、荷载位移曲线和开裂性能。UHPC材料的可视裂缝出现在应变达到极限拉应变时。对于配筋UHPC轴拉试件,筋材的配置并不影响试件的初始开裂性能。GFRP筋在UHPC内的嵌入效应会给轴拉试件带来有利的延性性能。(3)利用ABAQUS软件建立了配GFRP筋UHPC轴拉构件的有限元模型。通过选取合理的材料本构参数和粘结滑移模型参数准确预测了试件破坏模式、荷载位移曲线。基于此开展了有限元参数分析,建立了GFRP-UHPC轴拉构件极限承载力计算公式,以及筋材断裂破坏模式下构件开裂后刚度预测公式,提出了GFRP-UHPC拉伸构件拉伸硬化所需的最小配筋率概念和相应的计算公式。(4)通过借鉴普通钢筋混凝土构件常用的裂缝宽度计算方法,提出了基于开裂的UHPC单元应变场及损伤场的裂缝宽度计算方法和基于GFRP筋单元与UHPC单元的变形差裂缝宽度计算方法。通过与已有的轴拉和抗弯试验结果对比分析,表明提出的方法可以较好地预测GFRP-UHPC构件的裂缝宽度变化过程。

关键词：玻璃纤维增强材料筋超高性能混凝土粘结滑移单轴拉伸有限元

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