PFRP改进混凝土框架抗侧性能的研究.pdf

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1、孙莉：PFRP改进混凝土框架抗侧性能的研究93PFRP改进混凝土框架抗侧性能的研究孙莉‘(上海建峰职业技术学院．上海201900)【摘要】分析了纤维增强聚合物材料(PFRP)在混凝土框架中应用的抗侧性能，采用有限元软件分析的方法，利用钢筋混凝土(RC)框架与PFRP框架对比的形式进行了设计，通过详细的尺寸、材料、预应力分析实现了有限元模型的设计与计算，有限元结果表明：普通钢筋比预应力FRP筋框架的极限侧向位移大得多；与RC框架的开裂荷载相比，PFRP框架要稍微大一点；RC框架梁上部纵筋比其柱纵筋要先屈服；RC框架在侧向屈服后很短时间内就达到极限荷载。上述结果表明FRP筋

2、具有较为明显的优势在预应力混凝土结构方面具有较为广阔的前景。【关键词】钢筋混凝土；纤维增强聚合物；框架；荷载；屈服【中图分类号】TB375．4【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)03—0093—03在社会科学技术不断进步的环境下，土木工程结是目前土木工程行业的一个重点研究对象’。但普构学也随之得以发展，在很大程度上得益于性质优异通与FRP筋相比在力学性能差异还是较为明显的。的新材料、新技术的应用和发展，纤维增强聚合物材目前国内对纤维增强聚合物材料的混凝土框架研究料在桥梁、民用建筑、海洋及地下等大型工程项目中较少，还处于探索实验阶段，为进一步推广这一

3、技逐渐得到广泛的应用。，这主要是因为现代工程正术的应用，本文基于这一背景，进行了应用纤维增强朝着跨度大、重载及轻质方向发展，而该材料能满足聚合物材料改进混凝土框架抗侧性能分析。这一系列的要求，因此引起了结构工程业内人士的重1框架结构设计视’。FRP具有一系列的特性，如耐锈蚀性、较大的(1)框架的设计。该设计为单层、单跨框架结抗拉强度、较小的自重等，不仅能防止钢筋锈蚀，还能构，RC框架的截面尺寸与配筋面积和PFRP框架是一当作预应力筋使用，使其力学性能得到充分的发挥，样的，图1为两者的框架及构件配筋图。(a)框架示意图普通钢筋混凝土粱PRP筋混凝土粱普通钢筋混凝土柱(b)

4、框架构件配筋图图1框架及其构件配筋(2)材料属性。材料设计方面依据国内规范设为了使框架受力分析更加准确，结合反拱平衡框架恒计要求，本文设计参数见表1。载和挠度原则，侧向集中力采用单调加载的方式，作用于梁柱节点处，见图2。表1筋材料参数2有限元模型2．1模型的建立根据框架相关参数，采用有限元法进行设计分析。图3(a)为有限元模型图，采用初应变方法施加预应力，施加侧向集中力，柱底固结，图3(b)为加载示意图。2．2有限元计算结果及其分析通过ANSYS的Postl与Post26两种处理方式对模(3)侧向集中力施加。在使用正常的情况下，型变形、节点位移及应力等进行查看，分析如下

5、。孙莉：PFRP改进混凝土框架抗侧性能的研究95大致上是差不多的，且侧向刚度也相差甚微。在屈服200-]J荷载后，RC框架的刚度下降的比较快，其侧向位移增160]／／／加速度也较快，当荷载与侧向位移分别达到165kN与Z-zoJ／／47mm时，结构破坏。PFRP框架达到屈服荷载后’冈0麦度稍微有所下降，当达到荷载与侧向位移分别达到186kN与22mm时，结构破坏。对柱纵筋的应力一荷载曲线进行比较，导致两框架的屈服与破坏的主要因素是当柱纵筋屈服时使柱底形成塑性铰。RC框架梁上端与下端纵筋分别在100kN与160kN时达到屈服。由此可知，在配筋率相同的条件下，在未达到屈服荷

6、载时，两种框架的抗侧性能是差不多的；达到屈服荷载后，PFRP框架的抗侧性能则要比RC框架强，但变差较大，主要是因为PFRP框架下端预应力使其开裂形性能则比RC框架差。延后了；PFRP框架梁左下端纵筋的初始应力为7043结语MPa。达到开裂荷载后，两种框架的应力增加速度均文中主要进行了PFRP在混凝土框架中应用的抗很快，在外荷载为157kN时，RC框架梁左下端纵筋应侧性能的有限元分析，由抗侧性能可知与普通钢筋相力达到屈服强度300MPa；在外荷载与极限荷载一致比，FRP筋在预应力混凝土方面优势还是比较明显时，PFRP框架梁左下端FRP筋应力还是没有达到其的。从有限元分析结

7、果可知普通钢筋比预应力FRP抗拉极限强度。筋框架的极限侧向位移大得多，RC框架梁上部纵筋2．3有限元对比结果比其柱纵筋要先屈服。随着FRP筋相关研究与生产(1)对比屈服荷载与极限荷载。通过表2看工艺的不断发展，FRP筋必然会被广泛的应用于建筑到，同样配筋率下，RC框架的侧向屈服荷载及极限荷领域，并且为社会带来巨大的经济效益。载要略微小于PFRP框架，RC框架的P／Pu为1．1，这表明RC框架在侧向屈服后很短时间内就达到极限荷参考文献载；PFRP框架的P／Pu为1．2，比RC框架稍大，这表明了在侧向屈服后，PFRP框架的承载力要强一点。[1