预应力FRP筋-钢筋混凝土混合框架节点抗侧性能研究.doc

《预应力FRP筋-钢筋混凝土混合框架节点抗侧性能研究》 课题研究结题报告 武汉理工大学土木工程与建筑学院 江彦潮 一、课题的提出 本文基于FRP筋混凝土构件高刚度且刚度可调的特性，探索预应力FRP筋混凝土框架结构节点的抗侧性能，并与普通钢筋混凝土框架节点进行对比分析。本课题采用有限元分析的方法，对预应力FRP筋混凝土框架节点进行分析研究，阐明预应力FRP筋混凝土框架节点抗侧性能的特征和机制，揭示FRP筋混凝土结构的突出优势，为FRP筋材料的广泛应用提供新思路和理论依据。 二、研究目标与方法 本课题研究的目标在于研究预应力的FRP筋的力学性能，主要是节点抗侧方面的性能，让具有良好延性的钢筋与具有良好抗拉强度的FRP筋同时能够在抗侧方面做出贡献，最终为节点抗侧的研究提供研究基础。 研究方法是先建立有限元分析模型。利用已有的实验数据进行对比、验证、调整。通过有限元的方法得出关于普通钢筋框架节点的抗侧性能和关于预应力GFRP筋的抗侧性能来得出二者在抗侧方面的优缺点。 三、研究过程 本课题研究主要分了三步： 1收集并阅读相关资料。首先从网上下载了一些关于FRP筋的优秀文章，搜集到了一批有价值的资料并加以对比、整合、优化，了解各方的不同观点，获得了关于FRP筋的必威体育精装版研究成果，分析FRP筋的性能，特别是对于GFRP筋的认识方面。 2用有限元方法建立模型分析。本课题采用了ANSYS有限元分析软件，通过建立模型进行模拟，结合已有的实验数据，对T型节点进行抗侧的研究和分析，做出了关于普通钢筋和预应力GFRP筋的节点模型，并对模型进行了调整和运算，验证。（GFRP筋和普通钢筋的框架节点的试验编写程序见附录）虽然我做出了关于普通钢筋和预应力GFRP筋它们单独的荷载位移图，但是却没有得出关于二者统一的理想的荷载位移图，也就是试验中GFRP筋并没有达到它的理想强度就断裂了。 3整理实验数据并分析得出结论。进过老师的讲解和指导，得出自己的分析结论。 四、研究成果 玻璃纤维增强塑料 GFRP 是一种由树脂和玻璃纤维复合组成的新型材料，具有比强度高、抗冲击性能好、耐腐蚀、非磁性等显著优点，一般情况下对GFRP加载拉伸时，从加载开始到GFRP筋拉断的整个过程中，它基本上保持线弹性，它的应力应变曲线是一条带有拐点的折现，没有明显的屈服点，没有屈服台阶，也几乎没有什么塑性变形，这种脆性能限制应力的重分布。 对钢筋混凝土框架节点施加预应力，可使框架节点核芯区混凝土增加约束，处于双向受力状态，从而提高框架节点的抗剪承载力。对于无粘结预应力混凝土框架节点，可将预应力作用对框架节点的抗剪承载力的提高作为结构的安全度储备。因此可以考虑到在GFRP中也用到这种思想来提高框架节点的稳定性能。 在理想的情况下，在筋屈服之前，钢筋混凝土框架节点的抗侧刚度要比GFRP筋的抗侧刚度大得多，但是一旦钢筋屈服，而GFRP筋的应力变得超过了钢筋，这样在抗侧刚度方面GFRP筋就要有一定的优势。 五、结果分析 在运用有限元软件建模之后，通过分析模拟普通钢筋和预应力GFRP筋的单向加载试验，得到二者的荷载位移图。其中普通钢筋的加载图中可以明显看出钢筋在加载过程中有一定的屈服台阶，而且在屈服之后的抗拉强度也是有所提高的，但是基本是不变的；对于GFRP筋，只是得出了关于荷载前段的曲线，由于随着荷载的加大，ANSYS有限元分析软件并不能继续进行计算，所以只是得出二者前段部分的曲线，但是通过二者材料的性能和大量的试验可以假想出后面的曲线形态，即钢筋的抗拉强度任是与前面差不多，但是GFRP筋的抗拉强度就有了明显的提高。通过这种假定，钢筋的延性能够提供更可靠的安全因素，而GFRP筋可以提供更为强的抗侧刚度，若是我们能够将二者的优点同时运用于混凝土框架节点的抗侧中，我相信一定会取得较好的作用。 六、应用前景 本课题创新的对预应力FRP筋-钢筋混凝土混合框架节点抗侧性能进行研究，分别从预应力GFRP筋和普通钢筋混凝土框架节点进行研究，得出二者混合使用的优点和必要性，为以后的混合框架节点提供了一定依据，我相信在不久的将来这种结构体系能够得到广泛的实施和运用。 附录： 项目经费明细表 开 支 类 别 申请金额 备注（计算依据与说明） 测试/计算/分析费 1000 大型有限元软件使用费用 能源/动力费 500 相关水电费用 出版物/文献/信息传播费 1500 打印及版面费 下面是关于普通钢筋和GFRP筋的程序编写。 GFRP筋 finish /clear,all /prep7 et,1,link8 et,2,solid65 r,1,201 !柱梁纵筋面积 r,4,402 r,2