预应力纤维塑料筋混凝土梁设计理论与锚固体系研究基本信息

彻底解决混凝土结构中预应力钢筋锈蚀问题的一个有效办法是采用预应力纤维塑料筋。目前国内外还缺乏对预应力纤维塑料筋混凝土梁的系统研究，申请者在前期研究工作基础上，拟从预应力锚固体系、延性设计思想、设计理论等方面对预应力纤维塑料筋混凝土梁进行深入、系统的研究，研究成果将为预应力纤维塑料筋混凝土结构的推广应用提供科学依据。 2100433B

本书系统介绍了FRP筋锚具的研制、预应力FRP筋混凝土梁的应力损失研究以及预应力FRP筋混凝土梁的抗弯、抗剪和抗震性能研究，提供了相关试验结果和理论分析结果。

书中还论述了FRP筋组合式锚具的锚固机理、预应力FRP筋混凝土梁有限元非线性分析基本问题的讨论，提供了相关理论分析结果和有限元参数分析结果。本书内容具有系统性、理论性和实用性，可供土木类专业师生和广大科技人员参考。

相对传统钢材，碳纤维复合材料（CFRP）在大跨预应力结构应用中具有显著优势。然而，CFRP筋因抗剪强度低而锚固困难，尤其是其锚固系统的锚固机理及疲劳性能的研究仍未得到足够重视。 本项目研究了直筒型粘结型锚具、内锥-直筒粘结型锚具和直筒-内锥-直筒型锚具等三种锚具的静力锚固性能，建立了锚固区应力分布的通用模型。通过参数分析得出结论：内锥长/直筒长=4:1~2:1的内锥-直筒粘结型锚具在三者中锚固性能最优；在一定范围内提高内锥角、降低粘结介质的弹性模量，或者采用递变粘结介质，均有助于优化锚固区的应力分布。此外，本项目建议Smith失效准则可用于粘结型锚固系统，提出了复合型锚固系统的锚固力计算模型。 本项目研究了CFRP筋粘结型锚具在循环荷载下的结构响应、疲劳损伤规律和机理。研究表明，当应力幅不超过锚固系统极限强度的10%时且最大应力水平不超过极限强度的50%时，循环加载会使锚固系统更加稳定；而且，在此范围内增大应力幅将使锚固系统更快达到重新稳定状态；加载频率对粘结型锚固系统锚固区的温度变化产生影响，当加载频率在10Hz以上时，增大频率会导致锚固区在加载的早期和中期产生剧烈的温度上升；锚固区的温升与结构内部损伤存在内在的联系，故温升可视为结构内部损伤严重程度的标志。 研究了CFRP筋复合型锚固系统在拉-拉循环加载中的荷载-滑移关系、能量释放率变化、残余承载力、疲劳加载后的套筒及筋材的循环次数-应变关系、疲劳失效模式、锚固区的温升等变化规律。结果表明，应力比与最大应力水平对锚固区的损伤、锚固系统的协同效应和以及系统是否能重新稳定具有重要的影响；复合型锚固系统与粘结型锚固系统的疲劳损伤机理有异，且前者具有更好的抗疲劳性。 结合小尺度现场试验与数值模拟方法，对比了CFRP长索与钢索两者应用于超大跨斜拉桥时在非线性静/动力特征上的差异和抗风性能，尤其是CFRP索等刚度替换钢索时对提高结构基频、扭转振动频率和弯扭频率比等的影响，结果显示CFRP索动力性能更优。 2100433B