【摘 要】
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钢筋混凝土结构因抗变形能力强、承载力高、易成型和适用性广等优点被广泛应用于水利工程中。然而,水工建筑物的服役环境相对恶劣,往往会引起严重的钢筋锈蚀问题,导致水工钢筋混凝土结构耐久性降低甚至过早破坏,造成巨大的经济损失。纤维复合材料筋(Fiber Reinforced Polymer,简称“FRP”)具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,能够从根本上解决由钢筋锈蚀导致的混凝土结构耐久性问题。因此,FRP筋在
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钢筋混凝土结构因抗变形能力强、承载力高、易成型和适用性广等优点被广泛应用于水利工程中。然而,水工建筑物的服役环境相对恶劣,往往会引起严重的钢筋锈蚀问题,导致水工钢筋混凝土结构耐久性降低甚至过早破坏,造成巨大的经济损失。纤维复合材料筋(Fiber Reinforced Polymer,简称“FRP”)具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,能够从根本上解决由钢筋锈蚀导致的混凝土结构耐久性问题。因此,FRP筋在水利工程中具有广阔的应用前景。FRP筋混凝土构件在实际工程中会受到轴向力、弯矩和剪力的作用。目前,有关FRP筋混凝土构件在轴向力和弯矩作用下的性能研究已相对较为成熟,但其受剪性能方面的研究相对较少。此外,FRP筋混凝土无腹筋梁受剪承载力的影响因素众多,且各国规范中有关受剪承载力计算方法的规定存在较大差异。因此,对FRP筋混凝土无腹筋梁受剪性能进行研究具有重要理论意义和实用价值。考虑到国内外对跨高比影响FRP筋混凝土无腹筋梁受剪性能的研究较少,本文对7根碳/玻混杂纤维复合材料筋(C/G-HFRP)混凝土无腹筋梁的受剪力学性能进行了试验,重点研究了跨高比对试验梁受剪性能的影响。在此基础之上,结合已有文献中的试验数据,探讨了FRP筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算方法。主要研究内容与结论如下:(1)通过收集整理国内外已发表文献中的461组FRP筋混凝土无腹筋梁受剪试验数据,结合灰色关联度分析方法,研究了试件宽度、有效高度、剪跨比、跨高比、混凝土抗压强度、FRP筋弹性模量以及配筋率等对试验梁受剪承载力的影响。结果表明,各影响因素与受剪承载力之间均具有良好的相关性。(2)以跨高比为试验参数,开展了7根C/G-HFRP筋混凝土无腹筋梁的受剪试验。结果表明,在相同荷载条件下,试验梁跨中位置处纵筋的应变随跨高比的增大而增大,且此处纵筋应变大于其他位置处;在相同荷载条件下,跨中挠度随着跨高比的增大而增大;在跨高比较小时,受剪承载力随跨高比的增大而减小;在跨高比较大时,受剪承载力随跨高比的变化而逐渐趋于稳定。(3)基于收集的FRP筋混凝土无腹筋梁受剪承载力试验数据,对美国规范ACI440.1R-2015、加拿大规范CAN/CSA-S806-2012、日本规范JSCE-1997、美国高速公路桥梁设计规范AASHTO-LFRD-2017、意大利规范CNR-DT203-2006、英国规范BISE-1999、中国规范GB50608-2020以及有关学者提出的修正计算方法进行了分析。结果表明,对于集中荷载作用下的FRP筋混凝土无腹筋梁,各国规范建议的计算方法以及有关学者提出的修正计算方法对受剪承载力影响因素的考虑不一致。在此基础上,通过回归分析,提出了考虑跨高比影响的FRP筋混凝土无腹筋梁受剪承载力计算方法,与试验数据进行对比,验证了计算方法的合理性。
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