配置CFRP网格筋的混凝土板抗冲切性能研究

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CFRP网格筋具有良好的耐腐蚀性能,将CFRP网格筋代替传统抗弯钢筋布置在混凝土板中,能有效提高结构的耐久性,可应用于海洋工程、化工工程等。此外,CFRP网格筋具有透电磁波、绝缘、隔热、热膨胀系数小等特点,可应用于具有特殊性能要求的工程结构。近年来,地下室顶板冲切破坏导致结构整体倒塌事故很多,造成了重大的人员伤亡和经济损失,可配置抗冲切CFRP网格筋来提高混凝土板的抗冲切性能。目前,国内外对于配置CFRP网格筋的混凝土板抗冲切性能研究较少,尚未形成成熟的抗冲切承载力计算方法。本文采用理论研究和试验研究相结合的方法,对配置CFRP网格筋的混凝土板抗冲切性能开展了系统研究。本文研究对象包含两种类型的混凝土板:(1)CFRP网格筋为抗弯筋材的混凝土板,简称“配置CFRP网格筋的混凝土板”;(2)CFRP网格筋为抗冲切筋材的混凝土板,简称“配置抗冲切CFRP网格筋的混凝土板”。在钢筋混凝土剪压破坏理论的基础上,本文提出基于剪压区高度的钢筋混凝土板抗冲切分析模型和抗冲切承载力计算公式。与各国规范抗冲切承载力计算值相比,基于剪压区高度的钢筋混凝土板抗冲切承载力计算值与试验值吻合较好,且离散性较小。抗弯CFRP网格筋和抗弯钢筋在混凝土板中的作用相似,根据材料性能的差异,可采用等效配筋率?eq(CFRP网格筋的配筋率等效成普通钢筋的配筋率)来计算配置CFRP网格筋的混凝土板抗冲切承载力。在钢筋混凝土板和配置CFRP网格筋的混凝土板抗冲切性能研究的基础上,本文提出配置抗冲切CFRP网格筋的混凝土板抗冲切承载力计算方法。在混凝土板抗冲切性能理论研究的基础上,开展抗冲切性能试验研究。对6个混凝土板构件(其中1个板顶和板底配置双层双向钢筋,1个板顶和板底配置双层CFRP网格筋、2个配置双层双向钢筋和抗冲切CFRP网格筋、2个配置双层CFRP网格筋和抗冲切CFRP网格筋)开展了抗冲切试验研究,分析了混凝土板的裂缝出现和开展、荷载-挠度曲线、CFRP网格筋应变、混凝土应变、破坏形态。试验研究表明:配置CFRP网格筋的混凝土板和钢筋混凝土板冲切破坏机理基本相同,配置抗冲切CFRP网格筋能有效提高混凝土板开裂荷载、抗冲切承载力及变形能力。基于剪压区高度的混凝土板抗冲切承载力计算值与试验值吻合较好。
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