【摘要】：為有效解決侵蝕性環(huán)境下比如水工結構、海工建筑物、某些化工廠房等鋼筋銹蝕問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)的嚴重耐久性問題,本文采用輕質高強、耐腐蝕性和抗疲勞性能優(yōu)良的玄武巖筋來取代鋼筋,并用微觀更致密、耐腐蝕性能更強的無機聚合物混凝土來取代普通混凝土。將這兩種材料組合起來,通過試驗和ABAQUS有限元模擬對BFRP筋無機聚合物混凝土梁的受剪性能進行研究。本文所做研究如下:(1)通過BFRP筋的材性試驗得出:BFRP筋拉伸行為呈脆性斷裂破壞,其應力-應變關系近似為一條斜直線。(2)通過BFRP筋無機聚合物混凝土梁的抗剪試驗,得到不同剪跨比和配箍率下試驗梁的破壞形態(tài)、開裂荷載、極限荷載、撓度、裂縫開展過程、BFRP筋和無機聚合物混凝土的應變等梁的性能,并進行對比分析。結果表明:所有試驗梁均為剪壓破壞;試驗梁荷載-撓度曲線無明顯屈服平臺及下降趨勢,以試驗梁開裂為分界點,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明顯關系;剪跨比λ=2.0、2.5的試驗梁相比λ=1.5的試驗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的試驗梁相比S=80mm的試驗梁極限荷載分別降低6.6%和15.1%。(3)基于試驗數(shù)據(jù)探討了美國、加拿大、日本和我國相關FRP筋建筑結構設計規(guī)范對試驗梁抗剪強度預測的適用性,同時基于我國GB50608-2010規(guī)范中撓度計算理論對BFRP筋無機聚合物混凝土梁的跨中撓度進行計算并與試驗值對比。結果表明:加拿大CAN/CSA S802-12對試驗梁抗剪承載力的預測效果最好,且具有一定安全度;日本JSCE-97規(guī)范對其計算過于保守,其離散性也較大;基于GB50608-2010規(guī)范的撓度計算理論對BFRP筋無機聚合物混凝土梁的撓度計算具有一定的指導意義,試驗梁開裂前,其撓度計算誤差較大,開裂后誤差大約控制在25%以內,其計算相對保守,且具有一定的安全度。(4)基于ABAQUS對其抗剪過程進行有限元模擬,并與試驗結果對比論證。結果表明:有限元模擬結果與試驗結果能較好吻合。最后基于現(xiàn)有規(guī)范結合試驗結果和數(shù)值模擬,推導了BFRP筋無機聚合物混凝土梁的抗剪承載力計算表達式。結果表明:所推公式能對試驗梁抗剪承載力進行較好預測。
【圖文】：

a）操作臺 b）試驗機圖 2-1 萬能試驗機混凝土拌制完成后放入標準試模中，用銼刀將試件表面抹平，為防土在水化過程中水分流失，在混凝土成型面上鋪一層保鮮膜。第二天拆試塊放于試驗梁同一環(huán)境中養(yǎng)護。無機聚合物混凝土的制備流程見圖 2-2，，其立方體抗壓強度試件制作圖 2-3。圖 2-2 無機聚合物混凝土制備流程一半粗骨料細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）立方體抗壓強度試塊成型圖 2-3 立方體抗壓強度試件制作過程3）試驗結果處理由公式（2-1）計算立方體抗壓強度：cuFfA= （2式中：F—試件破壞荷載（N）；A—試件承壓面積(mm2)。.2.2. 試驗結果正常自然養(yǎng)護環(huán)境下無機聚合物混凝土立方體抗壓強度測定結果見表 2-5表2-5 試件立方體抗壓強度試件編號 荷載/kN 抗壓強度/MPa 平均值/MPaIPC1 694.76 30.9IPC2 675.37 30.031.3
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.9

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本文編號：2626906