荷载与环境侵蚀作用下高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合梁受弯性能研究及其优化分析

成果介绍

科技计划：

成果形式：其他

合作方式：技术咨询、技术服务

参与活动：

专利情况：未申请专利

成果简介

成果概况

本项目以ECC 代替部分受拉区混凝土形成的高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合梁为研究对象，采用试验分析、数学力学分析相结合的方法，重点针对正常/侵蚀环境作用下复合受弯梁的承载力、裂缝、刚度、延性和耗能等性能进行受力全过程研究和优化分析，提出复合梁的分析设计方法，为复合梁的推广应用提供参考和依据，以充分利用材料性能，提高构件的耐久性。

创新要点

本项目对荷载与环境侵蚀耦合作用下高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合梁受弯性能进行系统的探索和研究，其特色与创新如下：（1）将高强钢筋/FRP筋与ECC 两种高性能材料相结合形成的高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合受弯梁作为研究对象，以期充分发挥高强钢筋/FRP筋和ECC 材料的性能，改善结构受力性能，提高构件的耐久性。（2）运用试验研究和数学力学分析相结合的方法对高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合梁受弯性能进行全过程分析。（3）运用试验研究和数学力学分析相结合的方法对荷载与环境侵蚀耦合作用下高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合梁受弯性能退化规律进行研究。（4）采用试验研究、理论分析、数值模拟与参数分析相结合的方法，对正常环境/侵蚀环境作用下高强钢筋/FRP筋增强ECC-RC 复合梁受弯性能进行优化分析。

主要技术指标

本项目重点研究荷载与环境侵蚀耦合作用下高强钢筋/FRP筋ECC-RC 复合梁受弯性能，特别是ECC 对高强钢筋/FRP筋混凝土梁受弯性能及耐久性能的改善及其理论分析。（1）国产高性价比ECC 的配制及其在正常环境/侵蚀环境作用下的力学性能借鉴已有ECC 的配合比，配制国产高性价比ECC。对其进行拉伸试验，得到其受拉的应力-应变曲线及裂缝宽度-应变曲线，观察其有无多裂缝开展和应变硬化，优化其配合比。对正常环境/侵蚀环境作用下ECC 的力学性能及其与钢筋粘结性能进行试验研究，得到可用于分析计算的简化的ECC 受拉本构模型、ECC 与钢筋/FRP筋粘结锚固本构模型。（2）高强钢筋/FRP筋ECC-RC 复合梁受弯性能通过高强钢筋/FRP筋RC 梁和ECC-RC 复合梁受弯性能对比试验，验证复合梁受弯性能的优越性，研究复合梁的承载力、裂缝、刚度、筋材的应力水平及其利用率的问题。对复合受弯梁进行全过程分析，推导复合梁开裂荷载、极限荷载、裂缝宽度、刚度的计算公式，分析不同参数下复合梁的延性和耗能性能。

其他说明

（3）荷载与环境侵蚀耦合作用下高强钢筋/FRP筋ECC-RC 复合梁受弯性能通过荷载与环境侵蚀耦合作用下高强钢筋/FRP筋RC 梁和ECC-RC 复合梁受弯性能对比试验，验证荷载与环境侵蚀耦合作用复合梁受弯性能的优越性，研究荷载与环境侵蚀耦合作用下复合梁承载力、刚度的退化规律，环境侵蚀对复合梁裂缝宽度、延性和耗能性能的影响等问题。（4）正常环境/侵蚀环境下高强钢筋/FRP筋ECC-RC 复合梁受弯性能优化分析对正常环境/侵蚀环境下高强钢筋/FRP筋ECC-RC 复合梁受弯性能进行参数优化分析，分析不同配筋率、ECC 替代高度情况下的复合梁承载能力、刚度、裂缝宽度、延性和耗能性能等，根据正常使用极限状态、承载能力极限状态和耐久性能的要求，选择最优配筋率和ECC 替代高度。

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