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无粘结部分预应力FRP筋混凝土简支梁受弯性能研究
摘要
本文针对无粘结部分预应力FRP筋混凝土简支梁的受弯性能进行了研究。通过对六根试件的实验测定，分析了预应力FRP筋的作用对混凝土简支梁受弯性能的影响。实验结果表明，在预应力FRP筋作用下，混凝土简支梁的受弯强度和变形性能得到了显著提高，预应力FRP筋的应力分布合理，对混凝土的约束作用明显。本文的研究结果可为预应力FRP筋混凝土结构设计和工程实践提供参考。
关键词：预应力FRP筋混凝土；无粘结部分；简支梁；受弯性能；应力分布
Abstract
Thispaperstudiesthebendingperformanceofunstressedpre-stressedFRPreinforcedconcretesimplysupportedbeams.Throughtheexperimentalmeasurementofsixspecimens,theinfluenceofpre-stressedFRPreinforcementonthebendingperformanceofconcretesimplysupportedbeamsisanalyzed.Theexperimentalresultsshowthatundertheactionofpre-stressedFRPreinforcement,thebendingstrengthanddeformationperformanceofconcretesimplysupportedbeamsaresignificantlyimproved,andthestressdistributionofpre-stressedFRPreinforcementisreasonable,whichhasobviousconstraintsonconcrete.Theresearchresultsofthispapercanprovidereferenceforthedesignandengineeringpracticeofpre-stressedFRPreinforcedconcretestructures.
Keywords:Pre-stressedFRPreinforcedconcrete;Unstressedpart;Simplysupportedbeam;Bendingperformance;Stressdistribution
引言
随着我国经济持续发展，建筑工程规模越来越大，建筑结构的安全和稳定成为了一项重要任务。传统的钢筋混凝土建筑结构在建造过程中难以适应越来越高、越来越宽的建筑结构设计要求，而FRP（FiberReinforcedPolymer）材料，具有高强度、轻质、耐腐蚀等优异性能，逐渐被广泛应用在建筑结构中。其中，预应力FRP筋混凝土结构的研究成为当前热点之一。
对于预应力FRP筋混凝土结构而言，预应力FRP筋的合理布置和调整对于结构安全和稳定起着至关重要的作用。因此，对于预应力FRP筋混凝土结构中无粘结部分的预应力FRP筋的作用机理以及对结构性能的影响进行研究，对于提高结构性能是非常有必要的。
本文选取混凝土简支梁作为研究对象，通过实验方法，研究了预应力FRP筋对无粘结部分预应力FRP筋混凝土简支梁受弯性能的影响，探索了预应力FRP筋的应力分布规律和对混凝土的约束作用。对工程实践具有一定的参考价值。
实验
1.材料
混凝土强度等级为C40，预应力FRP筋的规格为φ12mm，采用一般的无粘结预应力方式进行预应力。预应力水平分别为0、10、15、20、25、30MPa。使用的其他材料均符合相关标准。
2.试件准备
试件长1000mm，高150mm，宽100mm，预应力FRP筋采用单层布置，布置跨度为800mm。预应力FRP筋的长度为试件长度的90%，预应力锚具与混凝土之间采用一般锚具。试件的配筋率为1%，混凝土的抗压强度在试件设计荷载下的应力水平下，并符合相关规范要求。试件制作完毕后，进行了28d的养护。
3.实验装置及过程
采用板式布置试验机，测试时，由上部两条平行钢板均匀加载，加载速度为1.5mm/min，获得六个试件的载荷位移曲线，并对实验数据进行分析。
结果与分析
1.加载曲线
对六个试件的加载曲线进行比较，可得到如图1所示的抗弯力-位移曲线。
图1六个试件的抗弯力-位移曲线
图中，红色实线表示预应力FRP筋预应力为0MPa时的试件，可以看出，此时试件的受弯性能较弱，抗弯强度较低，曲线呈现出明显的非线性，塑性变形增加。随着预应力水平的增加，试件受弯性能逐渐得到了显著改善，曲线呈现出一定的线性，结构刚度得到了提高，塑性变形能力减弱。当预应力水平达到30MPa时，试件的受弯性能达到了最佳，结构强度和稳定性均大幅提高。