【摘要】：為有效解決侵蝕性環(huán)境下比如水工結(jié)構(gòu)、海工建筑物、某些化工廠房等鋼筋銹蝕問(wèn)題以及混凝土由于凍融破壞、干濕循環(huán)、硫酸鹽侵蝕等引發(fā)的嚴(yán)重耐久性問(wèn)題,本文采用輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性和抗疲勞性能優(yōu)良的玄武巖筋來(lái)取代鋼筋,并用微觀更致密、耐腐蝕性能更強(qiáng)的無(wú)機(jī)聚合物混凝土來(lái)取代普通混凝土。將這兩種材料組合起來(lái),通過(guò)試驗(yàn)和ABAQUS有限元模擬對(duì)BFRP筋無(wú)機(jī)聚合物混凝土梁的受剪性能進(jìn)行研究。本文所做研究如下:(1)通過(guò)BFRP筋的材性試驗(yàn)得出:BFRP筋拉伸行為呈脆性斷裂破壞,其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系近似為一條斜直線。(2)通過(guò)BFRP筋無(wú)機(jī)聚合物混凝土梁的抗剪試驗(yàn),得到不同剪跨比和配箍率下試驗(yàn)梁的破壞形態(tài)、開裂荷載、極限荷載、撓度、裂縫開展過(guò)程、BFRP筋和無(wú)機(jī)聚合物混凝土的應(yīng)變等梁的性能,并進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明:所有試驗(yàn)梁均為剪壓破壞;試驗(yàn)梁荷載-撓度曲線無(wú)明顯屈服平臺(tái)及下降趨勢(shì),以試驗(yàn)梁開裂為分界點(diǎn),類似一條雙折線。相同條件下剪跨比增加,跨中撓度隨之增大;且撓度變化與箍筋間距并無(wú)明顯關(guān)系;剪跨比λ=2.0、2.5的試驗(yàn)梁相比λ=1.5的試驗(yàn)梁開裂荷載分別降低10%和20%,極限荷載分別降低3.9%和29.4%;箍筋間距S=100mm、150mm的試驗(yàn)梁相比S=80mm的試驗(yàn)梁極限荷載分別降低6.6%和15.1%。(3)基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)探討了美國(guó)、加拿大、日本和我國(guó)相關(guān)FRP筋建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)試驗(yàn)梁抗剪強(qiáng)度預(yù)測(cè)的適用性,同時(shí)基于我國(guó)GB50608-2010規(guī)范中撓度計(jì)算理論對(duì)BFRP筋無(wú)機(jī)聚合物混凝土梁的跨中撓度進(jìn)行計(jì)算并與試驗(yàn)值對(duì)比。結(jié)果表明:加拿大CAN/CSA S802-12對(duì)試驗(yàn)梁抗剪承載力的預(yù)測(cè)效果最好,且具有一定安全度;日本JSCE-97規(guī)范對(duì)其計(jì)算過(guò)于保守,其離散性也較大;基于GB50608-2010規(guī)范的撓度計(jì)算理論對(duì)BFRP筋無(wú)機(jī)聚合物混凝土梁的撓度計(jì)算具有一定的指導(dǎo)意義,試驗(yàn)梁開裂前,其撓度計(jì)算誤差較大,開裂后誤差大約控制在25%以內(nèi),其計(jì)算相對(duì)保守,且具有一定的安全度。(4)基于ABAQUS對(duì)其抗剪過(guò)程進(jìn)行有限元模擬,并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比論證。結(jié)果表明:有限元模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果能較好吻合。最后基于現(xiàn)有規(guī)范結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬,推導(dǎo)了BFRP筋無(wú)機(jī)聚合物混凝土梁的抗剪承載力計(jì)算表達(dá)式。結(jié)果表明:所推公式能對(duì)試驗(yàn)梁抗剪承載力進(jìn)行較好預(yù)測(cè)。
【圖文】：

a）操作臺(tái) b）試驗(yàn)機(jī)圖 2-1 萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)混凝土拌制完成后放入標(biāo)準(zhǔn)試模中，用銼刀將試件表面抹平，為防土在水化過(guò)程中水分流失，在混凝土成型面上鋪一層保鮮膜。第二天拆試塊放于試驗(yàn)梁同一環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。無(wú)機(jī)聚合物混凝土的制備流程見圖 2-2，，其立方體抗壓強(qiáng)度試件制作圖 2-3。圖 2-2 無(wú)機(jī)聚合物混凝土制備流程一半粗骨料細(xì)骨料粉煤灰礦粉一半粗骨料攪拌1.5分鐘攪拌3.5分鐘加氫氧化鈉溶液硅酸鈉溶液減水劑卸料澆筑

（a）混凝土拌制 （b）立方體抗壓強(qiáng)度試塊成型圖 2-3 立方體抗壓強(qiáng)度試件制作過(guò)程3）試驗(yàn)結(jié)果處理由公式（2-1）計(jì)算立方體抗壓強(qiáng)度：cuFfA= （2式中：F—試件破壞荷載（N）；A—試件承壓面積(mm2)。.2.2. 試驗(yàn)結(jié)果正常自然養(yǎng)護(hù)環(huán)境下無(wú)機(jī)聚合物混凝土立方體抗壓強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果見表 2-5表2-5 試件立方體抗壓強(qiáng)度試件編號(hào) 荷載/kN 抗壓強(qiáng)度/MPa 平均值/MPaIPC1 694.76 30.9IPC2 675.37 30.031.3
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU398.9

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本文編號(hào)：2626906