[01190189]复合材料FRP筋混凝土构件的力学性能和应变监测

土木工程基础设施,如桥梁、海洋结构、海港码头、大坝、隧道等使用期都长达几十年,甚至上百年。在其服役过程中,在潮湿、温度变化、氯离子等恶劣环境下钢筋容易产生锈蚀,结构不可避免地产生损伤累积和抗力衰减,从而抵抗自然灾害的能力下降,甚至引发灾难性的突发事故。纤维增强塑料Fiber Reinforced Plastic （FRP）筋抗拉强度高、耐腐蚀、重量轻的特点可以使其在以上结构中代替钢筋并解决钢筋锈蚀问题。此外,在FRP筋拉挤过程中埋入光纤传感器制备智能FRP筋,还可以对土木工程基础设施进行健康监测。 在自行研制FRP筋的基础上,对FRP筋的力学性能、FRP筋与混凝土的粘结性能、FRP加筋混凝土梁的力学性能进行了系统的研究,主要研究工作如下： 1. 采用拉挤工艺制备了FRP筋,为改进FRP筋与混凝土的粘结性能,在FRP筋表面采用螺旋缠绕纤维束和粘砂。对FRP筋的基本物理性能进行了介绍,分析了树脂种类和纤维含量对FRP筋力学性能的影响,为FRP筋产品定型奠定了基础。 2. 在FRP筋拉挤过程中将光纤传感器与纤维束一起通过拉挤模具制备了智能FRP筋,在FRP筋表面粘贴应变片,将应变片应变数据和光纤传感器数据进行比较。 3. 分析了FRP筋与混凝土的粘结机理,讨论了影响FRP筋与混凝土粘结性能的主要因素。通过粘结拔出试验,研究了FRP筋的粘结破坏形式,分析了粘结长度、混凝土强度、FRP筋直径对粘结性能的影响。 4. 对FRP加筋混凝土梁进行了三分点静载试验,对FRP加筋混凝土梁的开裂形式、开裂弯矩、荷载－变形关系、极限承载力、破坏形式和应变分布进行了试验研究,提出了FRP加筋混凝土梁开裂弯矩、跨中变形和极限承载力的计算方法。 5. 提出了FRP加筋混凝土梁的截面设计方法,并对FRP加筋混凝土梁极限承载力、裂缝宽度和变形校核给出了计算方法,给出了FRP加筋混凝土梁的设计实例。