低周反复荷载作用下CFRP-PCPs复合筋混凝土梁挠度和延性试验研究.pdf
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1、2 0 1 4 年 第 6期 (总 第 2 9 6 期 ) Nu mb e r 6 i n 2 0 1 4 ( T o t a l No 2 9 6 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 理论研究 THE ORETI CAL RES EARCH d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 4 0 6 0 0 3 低周反复荷载作用下 C F R P P C P s复合筋混凝土梁 挠度和延性试验研究 张鹏 ,钟卿瑜 ,邓宇 ,聂威 。刘闻冰 ,牟晓辉 ( 广西科技大学 土木建筑工程学院,广西 柳州 5 4 5 0 0 6 ) 摘要
2、: 基于 5 根不同张拉控制应力和不同截面面积的 C F R P P e P s 复合筋的混凝土梁在低周反复荷载下的试验, 对 C F R P P e P s 复合筋混凝土梁挠度进行研究 , 根据试验结果 , 提出了 C F R P - P C P s 复合筋混凝土梁挠度计算方法 , 对 比表明试验结果与计算值吻合 较好。 试验表明, C F R P P C P s 复合筋混凝土梁相比于预应力 C F R P筋混凝土梁 , 有效改善了构件的受力性能和变形能力 。 关键词: C F R P P e P s 复合筋 ;混凝土梁 ;低周反复荷载;试验研究 中图分类号: T U 5 2 8 0 1 文
3、献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 6 0 0 0 9 0 4 E x p e r i me n t s t u d y o n de f l e c t i o n a n d d u cti l i t y o f c o n c r e t e b e a ms o f CF R P - P CP s c o mp o s i t e t e n d o n s u n d e r l o w c y c l i c I o a d i n g s Z HANGP e n g , Z HONG Q i n g y u , DE NG
4、Yu , NI E We i , L I U We n b i n g, MOUXi a o h u i ( De p a r t me n t o f Ci v i l E n g i n e e r i n g a n dAr c h i t e c t u r e , Gu a n g x i Un i v e r s i t yo f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y, L i u z h o u 5 4 5 0 0 6 , Ch i n a ) Abs t r a c t : Ba s e d o n di ffe r e nt t e n
5、 s i o n c o nt r o l s t r e s s an d d i ffe r e n t c r o s s - s e c t i o n a l d i me n s i o n o f CFRP P CPs c omp os i t e r e i n f o r c e d c o n c r e t e be a ms c y c l i c l O a d i n g we r e t e s t e d o n fiv e c o nc r e t e b e am s De fle c t i o n of c o mp o s i t e r e i n
6、for c e d c o n c r e t e b e a ms o f CF RP PePs i S i n v e s t i g a t e dAc c o r d i n g t o t h e e xp e rime n t a l r e s u l t s , a d e fle c t i o n e x pr e s s i o n i s p u t f o r wa r d Co mp a ris o n wi t h e x pe r i me n tal r e s ul t s s h o we d r e a s o n a b l e ma t c hi n
7、 g t h e c a l c u l a t e d va l u e s Th e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w tha t c o mp are d wi th t he c o n c r e t e b e am s o f p r e s t r e s s e d CFRP t e n d o ns 。 the c o n c r e te be am s o f CF RP PCPs c o mp os i t e t e n d o ns e ffe c t i ve l y i mp r o v e s the
8、s t r u c t u r e of the f o r c e pe r f o r man c e a n d d e f o rm a t i o n c a p a c i t y Ke y w o r d s : C F RP P e P s c o mp o s i t e t e n d o n s ; c o n c r e t e b e am s ; l o w c y c l i c l o a d i n g s ; e x p e ri me n tal r e s e a r c h 0 引言 C F R P P C P s ( c a r b o n fi b
9、 e r r e i n f o r c e d p l a s t i c s p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p r i s ms ) 复合筋是一种新型复合材料 , 具有轻质 、 高 强 、 耐腐蚀等优点 , 但其应力 一 应变本构关系为线弹性 , 无 屈服点和屈服台阶 , 经 C F R P筋代替普通钢筋的构件挠度偏 大 , 延性降低 。 为了充分发挥 C F R P筋的材料特性 , 本课 题组提 出了 C F R P预应力混凝土棱柱体( c a r b o n fi b e r r e i n f o r c e d p l a s t i
10、c s p r e s t r e s s e d c o n c r e t e p r i s ms , 简称 C F R P P e P s 复合筋) 的设计概念。 在考虑 C F R P P e P s 复合筋截面等效 原理的基础上, 提出了C F R P P e P s 复合筋混凝土梁在低周 反复荷载作用下挠度计算 方法 , 并对建议公式的适用性进 行验证。 1试 验 设 计 1 1 CF RP P CP s 复合 筋 制作过程: 将 C F R P筋两端安装特制锚具 , 灌浆养护 达到强度后置于张拉控制台上的 C F R P P e P s 复合筋模 具 中,校正对中后用先张法技术
11、工艺在张拉控制 台上用 千斤顶进行分级张拉 , 预应力 C F R P筋采用一端张拉工艺 。 待 预应力 C F R P筋张拉 稳定后 , 用搅拌 好 的高性 能活性 粉末混凝土浇筑在模具 内, 振捣密实 。 将浇筑好 的棱柱体 正常养护 2 8 d 后放张, 完成将预应力施加在高性能活性粉 末混凝土棱柱体上 , 即制作完成了 C F R P P C P s 复合筋。 试 验用 的高性 能活性粉末混凝土 和 C F R P筋的材料力学性 能分别见表 1 、 2 , C F R P筋张拉过程 中的张拉 控制荷载见 表 3 。 C F R P P C P s 复合筋兼备 C F R P筋和高性能活
12、性粉末 混凝土的优点 , 具有耐腐蚀性好 、 抗剪 、 抗拉强度高 、 抗 压 、 抗弯折性能好等优点。 另此复合筋可批量化生产, 再输送工 地 , 直接使用 , 方便快捷 。 C F R P P e P s 复合筋成品见图 1 。 表 1 混凝土的力学性能指标 收稿 日期 : 2 0 1 3 1 2 - 0 1 基金项目:国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 6 8 0 0 6 ) ; 国家 自然科学基金项 目( 5 1 1 0 8 0 9 9 ) ; 广西 自然科学基金青年项 目( 2 叭2 G xN s F B AO 5 3 1 5 9 ) 9 学兔兔 w w w .x u e t u
13、 t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 变片 , 用 以测量梁跨 中底部和顶部各贴 2 个 1 0 0 m inx 3 m i l l 应变片 , 用 以测量梁跨 中底部和顶部表面混凝 土的应变 , 验证构件的平截面假定 ; 在 C F R P P C P s 复合筋跨 中纯弯段 连续布置 5 个 1 0 0 min x 3 m n l 应变片, 以测量该复合筋在受 力过程 中的应变和大致开裂时问。 所有测量数据通过英 国 输力强数字采集仪采集, 并生成相应的曲线图。 2 试验结果分析 本试验中, 试件 C B 1 为普通钢筋混凝土对比梁 , 试
14、件 P B 0 后张法张拉 的普 通预应力 C F R P筋混 凝土梁 ,试件 P B 1 和 P B 2 对 比的是不同张拉控制应力对挠度的影响 , 试 件 P B 1 和 P B 3 对比的是复合筋截面尺寸对挠度的影响。 试验的主要结果见表 6 。 表 6 各试件主要试验结果 5 个试件的破坏模式为 : 试件 C B 1 混凝土被压酥 ; 试件 P B 0 预应力 C F R P筋脱锚 , 混凝土被压酥 ; 试件 P B1 、 P B 2 和 P B 3 均为底部混凝土被压碎 , 底部钢筋鼓 出 , 复合筋发 生断裂 。 试件 C B 1 由于配筋率较高 , 在加载后期, 极限阶段的 挠度
15、较大但承 载力不下降 , 且延性系数 比试件 P B 0 、 P B 1 、 P B 2 、 P B 3 的延性系数大, 表明预应力水平的增加使试件的 延性降低。 试件 P B 0 在屈服 阶段的挠度小 , 正 向承载力 也 明显 偏低 ; 由于预应力 的作用 , 试 件 P B 0在屈服 阶段正 向挠度 明显小于反向挠度, 但在加载后期预应力筋脱锚 , 导致预 应力损失严重 , 使得极 限阶段 的挠度过 大 , 因此相 当于具 备了一定的延性; 该试件的耗能能力较其他试件明显降 低, 此外, 在同一量级的循环加载中, 其正向耗能大于反向 耗能。 对于 C F R P P C P s 复合筋混
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