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第1章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 FRP材料的特点2

1.3 FRP在结构工程中的应用2

1.4 国内外研究现状5

1.4.1 预应力FRP筋锚具5

1.4.2 预应力FRP筋混凝土梁结构的延性10

1.4.3 预应力FRP筋混凝土梁的抗弯性能11

1.4.4 预应力FRP筋混凝土梁的抗剪性能13

1.4.5 预应力FRP筋混凝土梁的长期性能14

1.5 主要研究内容15

第2章 FRP筋组合式锚具的锚固机理18

2.1 锚固系统的技术要求18

2.2 锚具系统的失效模式20

2.3 夹片-粘结型锚具的锚固机理22

2.3.1 开发思路22

2.3.2 锚固机理23

2.4 夹片-套筒型锚具的锚固机理25

2.4.1 预紧时受力分析26

2.4.2 预紧卸载后受力分析27

2.4.3 锚固时受力分析28

2.5 小结29

第3章 FRP筋夹片-粘结型锚具的研制31

3.1 锚具设计与制作31

3.1.1 锚具设计31

3.1.2 锚具的加工制作32

3.2 静载试验内容及方案33

3.2.1 试验设备及测试内容33

3.2.2 加载程序34

3.3 第一批静载试验结果及分析35

3.3.1 试验试件35

3.3.2 试验结果及分析36

3.4 第二批静载试验结果及分析41

3.4.1 试验试件41

3.4.2 试验结果及分析42

3.5 动载试验44

3.5.1 试验内容及方案44

3.5.2 试验结果46

3.6 小结48

第4章 FRP筋夹片-套筒型锚具的研制50

4.1 锚具设计与制作50

4.1.1 锚具设计50

4.1.2 加工制作52

4.2 静载试验内容及方案54

4.2.1 试验设备及测试内容54

4.2.2 加载程序55

4.3 静载试验结果及分析55

4.3.1 试验试件55

4.3.2 试验结果57

4.3.3 试验结果分析61

4.4 动载试验66

4.4.1 试验内容及方案66

4.4.2 试验结果66

4.5 小结68

第5章 预应力FRP筋混凝土梁的应力损失研究70

5.1 试件设计70

5.2 FRP筋的张拉控制应力71

5.3 FRP筋的预应力损失分析72

5.3.1 锚具变形和预应力FRP筋内缩引起的预应力损失72

5.3.2 预应力FRP筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失73

5.3.3 混凝土收缩徐变引起的预应力损失73

5.3.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失74

5.3.5 预应力筋应力松弛损失74

5.3.6 与钢绞线应力损失的比较75

5.4 小结76

第6章 预应力FRP筋混凝土梁有限元非线性分析基本问题的讨论78

6.1 钢筋混凝土有限元模型的选择78

6.1.1 分离式模型78

6.1.2 组合式模型78

6.1.3 整体式模型79

6.2 混凝土的开裂模拟79

6.3 预应力有限元的建模方法及比较79

6.3.1 等效荷载法80

6.3.2 实体力筋法80

6.4 材料单元和本构关系的选择81

6.4.1 混凝土81

6.4.2 普通钢筋83

6.4.3 预应力FRP筋84

6.4.4 预应力钢绞线84

6.4.5 粘结单元84

6.5 非线性分析中其他问题的处理85

6.5.1 非预应力筋的处理85

6.5.2 支座和加载点的处理85

6.5.3 加速收敛的方式86

6.6 有限元结果与试验结果的对比86

6.6.1 模型尺寸和材料性能87

6.6.2 体内有粘结预应力FRP筋混凝土梁的有限元分析87

6.6.3 体内无粘结预应力FRP筋混凝土梁的有限元分析91

6.7 小结95

第7章 预应力FRP筋混凝土梁抗弯性能的研究97

7.1 预应力FRP筋混凝土梁抗弯试验研究97

7.1.1 试验梁的设计97

7.1.2 试验研究结果103

7.1.3 试验结果分析和比较112

7.2 有粘结预应力FRP筋混凝土梁抗弯承载力的计算116

7.2.1 抗弯承载力设计117

7.2.2 强度折减系数122

7.3 无粘结预应力FRP筋的极限应力计算123

7.3.1 现有的计算方法和主要计算公式124

7.3.2 基于挠度的无粘结预应力筋的极限应力127

7.3.3 各种公式的验证比较128

7.4 体外预应力FRP筋混凝土梁的承载力计算分析130

7.4.1 研究现状130

7.4.2 简化计算方法133

7.4.3 已有试验数据对计算公式的验证135

7.5 有粘结和无粘结相结合预应力FRP筋混凝土梁的承载力计算136

7.5.1 基本假定和破坏形态136

7.5.2 有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋同排布置承载力推导139

7.5.3 有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋不同排布置承载力推导141

7.5.4 公式的校核144

7.6 预应力FRP筋混凝土梁抗弯性能有限元非线性分析145

7.6.1 有限元建模过程与求解145

7.6.2 有限元结果分析149

7.6.3 参数分析155

7.6.4 预应力FRP筋的合理配置157

7.7 小结162

第8章 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究164

8.1 FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究进展164

8.1.1 非预应力FRP筋混凝土梁的抗剪性能165

8.1.2 预应力FRP筋混凝土梁的抗剪性能168

8.2 预应力FRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪试验研究169

8.2.1 试验梁的设计169

8.2.2 试验结果171

8.2.3 试验结果分析和比较175

8.3 有粘结预应力FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪试验研究176

8.3.1 试验梁的设计176

8.3.2 试验结果177

8.3.3 试验结果比较和分析182

8.4 无粘结预应力FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪试验研究186

8.4.1 试验梁的设计186

8.4.2 试验研究结果187

8.4.3 试验结果分析和比较192

8.5 预应力FRP筋混凝土梁抗剪承载力的计算194

8.5.1 钢筋混凝土结构抗剪承载力分析方法的发展195

8.5.2 预应力钢绞线混凝土结构抗剪性能的研究进展196

8.5.3 桁架＋拱模型分析法197

8.5.4 各种规范公式计算结果与试验结果的比较202

8.5.5 简化公式的提出203

8.6 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的有限元模拟205

8.6.1 有限元建模过程与求解205

8.6.2 有限元结果分析206

8.7 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的有限元参数分析213

8.7.1 混凝土强度213

8.7.2 剪跨比214

8.7.3 配箍率216

8.7.4 预应力217

8.7.5 预应力筋的粘结情况217

8.8 小结218

第9章 预应力FRP筋混凝土梁抗震性能的研究220

9.1 预应力FRP筋混凝土梁抗震性能试验研究220

9.1.1 试验梁的设计220

9.1.2 试验结果与分析224

9.1.3 试验研究结论233

9.2 预应力FRP筋抗震性能的有限元分析234

9.2.1 有限元建模过程与求解235

9.2.2 有限元结果分析238

9.3 有限元参数分析242

9.3.1 预应力筋的种类242

9.3.2 预应力筋的配筋率243

9.3.3 非预应力筋的配筋率244

9.3.4 预应力度245

9.3.5 混凝土强度246

9.3.6 预应力筋的粘结情况246

9.3.7 初始张拉力247

9.4 预应力FRP筋混凝土梁的恢复力模型248

9.4.1 恢复力模型的研究现状248

9.4.2 预应力FRP筋混凝土梁的恢复力模型计算250

9.4.3 模型计算值与试验值的对比260

9.5 小结262

参考文献265