FRP筋-ECC-混凝土复合结构力学性能研究

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纤维聚合筋(FRP)筋轻质、高强、耐腐蚀,可以解决钢筋混凝土结构的锈蚀问题。高韧性水泥基复合材料(ECC)材料在纤维体积掺量约2.0%的情况下,其极限抗拉应变达到2%以上,具有明显的应变-硬化特性,且对裂缝有着很好的控制能力。当两种材料复合且协同工作时,可以优势互补,形成了具有很好抗拉性能和裂缝控制能力的复合结构。为了探明FRP筋-ECC-混凝土复合结构的力学性能,本文开展有限元分析,研究ECC-FRP筋的粘结锚固性能以及FRP筋-ECC混凝土复合梁的力学性能;开展试验研究,探索FRP筋-ECC加固钢筋混凝土柱在偏心荷载作用下的力学行为。具体包括以下几个方面:(1)通过对不同滑移本构关系与试验数据的对比分析,探讨适用于FRP筋-ECC的粘结滑移本构模型。(2)采用非线性弹簧模拟FRP筋与ECC之间的粘结性能,建立了BFRP筋-ECC拔出试验的有限元模型,并通过有限元软件分析比较了FRP筋-ECC和FRP筋-混凝土的粘结滑移曲线;根据连续曲线模型推导了FRP筋锚固长度的计算公式。(3)建立了FRP筋-ECC-混凝土复合梁的三维模型,通过有限元与试验数据对比证明该模型的有效性,并在此基础上,进行了一系列的敏感性分析,探究了不同ECC厚度、BFRP筋配筋率以及混凝土强度对复合梁力学性能的影响。(4)利用FRP筋-ECC复合结构加固钢筋混凝土(RC)柱,试验研究了该加固方式对偏心受压柱的加固效果;利用有限元方法分析了加固柱在偏心荷载作用下的力学响应全过程。
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