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纤维增强聚合物筋(FRP筋,Fiber Reinforced Polymer Tendon)取代钢筋用于增强混凝土结构是解决钢筋锈蚀行之有效的方法,它不但可以解决由于钢筋腐蚀引起的混凝土耐久性问题,而且满足某些结构的特殊使用要求,如抗电磁干扰要求。近年来,关于FRP筋的研制及FRP筋混凝七结构的研究已逐渐成为了土木工程界的热点之一,并且这种新型结构已开始在沿海地区的结构工程中、城市地铁工程中得到应用。但由于FRP筋的弹性模量低和线弹性的应力-应变关系,导致FRP筋混凝土构件的脆性破坏特征及使用状态下过大的裂缝宽度和挠度,这些缺点限制了它在土木工程领域中的推广和应用。
混合配筋混凝土结构利用了钢筋较好的延性以及FRP筋强度高、耐腐蚀的特点,将FRP筋配置在混凝土结构易被腐蚀的边角区,可较好的解决钢筋混凝土结构因钢筋锈蚀导致腐蚀问题和FRP筋混凝土结构因脆性导致突然破坏的缺点,且混合配筋混凝士结构在钢筋屈服后仍需增加一定荷载才达到极限荷载,具有一定的安全系数和较好的延性,是一种较理想的配筋形式。
本文借鉴钢筋混凝土理论对混合配筋混凝士梁在弯曲作用下的力学性能、使用性能进行了分析,提出了混合配筋混凝土梁的开裂弯矩、极限弯矩、裂缝间距、裂缝宽度、刚度、挠度的计算公式。根据混合配筋混凝土梁的特点,制作了三根不同FRP筋与钢筋配筋面积比混合配筋混凝土梁、一根FRP筋混凝土梁、一根钢筋混凝土梁进行静力抗弯试验。测得试验过程中各试验梁的开裂弯矩、极限弯矩、裂缝间距、裂缝宽度、挠度,并且根据试验结果以及有限元软件分析结果,对公式进行了修正和完善。
最后根据混合配筋混凝土梁特点制作了两根FRP金属复合筋试验梁,对FRP金属复合筋混凝土梁开裂弯矩、极限弯矩、挠度进行了初步探讨。