CFRP筋与钢筋混合配筋混凝土框架受力性能试验研究

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钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀的问题限制了钢筋混凝土结构在特殊的腐蚀性环境下的应用。CFRP筋与钢筋混合配筋混凝土结构综合利用了钢筋较好的延性和FRP筋抗拉强度高、耐腐蚀性强的优点。混合配筋混凝土结构将FRP筋配置在混凝土结构中易被腐蚀的外侧和边角区,可较好地解决钢筋混凝土结构在易腐蚀环境下钢筋锈蚀的问题。而混合结构中保留的钢筋可增加结构的延性和耗能性能,解决结构脆性破坏的问题,同时减小FRP筋混凝土构件使用状态下裂缝宽度和挠度过大的问题,是一种较为理想的配筋形式。  为了研究CFRP筋与钢筋混合配筋混凝土框架的抗震性能,本文对两榀混合配筋混凝土框架、一榀钢筋混凝土框架、一榀CFRP筋框架进行了低周反复荷载下的试验研究,得到了混合配筋框架的破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、延性性能、综合指标性能、承载力退化、刚度退化等抗震性能指标。研究结果表明,不同的CFRP筋与钢筋配筋面积比对框架的抗震性能有较大影响。CFRP筋配筋面积比越大,框架的滞回曲线捏缩性越强,耗能性能相对越差,框架的承载力退化越快,但随着CFRP筋配筋面积比的提高,框架的综合性能指标有大幅度的提高。  论文在试验的基础上对CFRP筋与钢筋混合配筋的构件进行了理论研究,主要研究内容如下:1)分析了混合配筋受弯构件的三种破坏方式,推导了混合配筋受弯构件的承载力计算公式;2)推导了混合配筋压弯构件的承载力计算公式;3)借鉴钢筋混凝土的理论提出了适用于混合配筋混凝土构件的裂缝宽度计算公式以及刚度计算公式;4)运用计算机数值计算方法,得到了混合配筋受弯截面和压弯截面的弯矩-曲率(M-ψ)曲线,并分析了相关参数对混合配筋截面M-ψ曲线的影响;5)运用数值计算方法得到了混合配筋框架的荷载-位移(P-△)曲线,分析了相关参数对混合配筋框架P-△曲线的影响,并进一步利用数值计算方法得到了混合配筋框架的卸载曲线,分析了不同配筋比对框架耗能及储能能力的影响;6)利用ABAQUS有限元软件得到了考虑CFRP筋损伤的框架荷载-位移曲线;7)提出了适用于混合配筋框架的三折线恢复力模型。
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