FRP预应力混凝土结构体系

·348· ‘工程力学)增刊 1999年 FRP预应力混凝土结构体系 顾祥林 (同济大学建筑工穰系．上海20∞92) ■要纤维增强塑料(Fib㈣inforccd-pl嚣dcS，以下简称FRP)预应力筋具有很多优良的性能·在 公路桥梁、公用汽车库、大型商场和仓库等预应力混凝土结构中有着广泛的应用前景．本文 对近二十年来．嗣外关于FRP预应力捏凝土结构体系的研究与应用状况进行了综述和分析， 提出了有侍继续研究的问点．并希望这一结构体系也能应用于国内的实际工程． 关■嗣FIlP预应力筋，预应力混凝土结构，夹具与锚具，承载力。延性，疲劳特性 l概述 预应力钢筋的锈蚀是影响预应力混凝土结构寿命的重要因素之一．尽管世界各国的学 者多年来作出了很大的努力，但是这一问题一直没有得到很好的解决。在北美冬天需要用 盐来解冻，因此公路桥梁和公共车库中钢材的腐蚀情况犹为严重．具1992年的统计结果 显示，修复加拿大当时所有混凝土车库结构的费用将在40—50亿加元之间；修复美国所 有高速公路桥梁的费用估计为500亿美元Ⅲ。在欧洲，由于钢材的腐蚀每年将损失100亿 英镑口l。用FRP筋代替混凝土中的钢筋将是一种有效的解决问题的方法。 H冲是一种由纤维加筋、树脂母体和一些添加料制成的复合材料。根据纤维的种类， 它可分为CFRP(carbonfibermillforcedplastics，碳纤维增强塑料)、AFRP(araInidfiber reinforcedp1∞tics，芳香酊聚酰胺纤维增强塑料)、GFRP(西∞sfib目砖infor∞dpl矧ics，玻 璃纤维增强塑料)和vH冲(vinylonfiberninfbrcedpla娟cs．维尼龙纤维增强塑料)。 FRP具有强度高、质量轻、抗腐蚀、低松弛、易加工等诸多优良的特性．是钢筋的良好替 代物，尤其作为预应力筋它的优势更明显。在过去的二十余年内，欧洲、北美和日本对FRP 混凝土及预应力混凝土结构进行了广泛的研究。取得了一大批的研究成果，制定了一些设 计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 ．建造了许多H心预应力混凝土结构的高速公路桥梁、人行桥梁及房屋HJ。本文 对这些研究与应用状况进行综述和分析，提出有待继续研究的问题。为进一步研究和应用 这种结构体系提供参考资料。 2 FRP预应力混凝土结构的发展与应用简况 早在70年代，德国stutcgart大学的Rellm教授的研究成果就表明含有玻璃纤维的复合材料筋可以用于预应力混凝土结构Ⅲ。1992年珊仃ederati0IlIn删ionaldelaPrecornI面nte) 颤样林，募。1963年生．同济大学建筑工程粟博士、副教授 ‘工程力学，增刊 1999年 ‘349．。 的一个工作委员会起草了FRP的设计指南，目前欧洲规范组正努力将FRP一章的内容加 入欧洲规范㈣。1993年，作为国家级的研究成果，《FRP混凝土建筑结构设计指南》和 《FRP预应力混凝土构件设计指南》在日本出版⋯】。1996年加拿大的公路桥梁规范 (canadian“ghwayBridgeDesigllcode，cHDBcl996)也将FRP的内容列入其中1ⅢJ。同年， 美国的Acl440出版了FRP混凝土结构研究现状的分析 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 ，AscE也成立了专门的委员 会准备有关FRP的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 Il““J． 1980年，作为试验在德国的Muster建造了一座短跨的人行桥梁。1986年，世界上第 一座GFRP预应力混凝土公路桥梁在欧洲的DuSsedorlf建成并投入使用。1988年，GFRP 预应力体系在Berlin的一座两跨桥梁中得以应用，法国Mairied’Ivry地铁车站的改建工程 也大量应用了GFRP预应力筋；日本首次在一座7m宽5+6m跨的桥梁中应用了CFRP预应 力筋。1991年，在欧洲的Leverkussen建成了一座三跨的公路桥梁，1．1m厚的桥面板中 共布置了27根GFRP预应力筋：日本则首次将FRP预应力体系应用于房屋建筑。1992年， 奥地利的Notsch桥投入使用，该桥的桥面板中用了4l根GFRP预应力筋9’4’⋯。1993年， 加拿大首次在calgary建成了一座CFRP预应力混凝土公路桥，随后又建造了多个FRP混 凝土和预应力混凝土结构工程【6t7’”。美国目前正着手在Michigan州建造一座cFRP预应力 混凝土结构大桥pJ。 3 FRP预应力筋的-陛能 FRP预应力筋系由纤维和树脂母体组合而成的复合体，树脂母体的主要作用是对纤维 提供侧向约束同时保护纤维免受外部环境的侵蚀。和钢筋一样．也可以加工成光面筋和变 形筋。但由于纤维和树脂的性能不同，使得FRP预应力筋具有一些独特的物理、力学性能。 Masaki0kazak“1993)、№rihikoSantoch(1993)和KunitomoNoritake(1993)等通 过试验研究了FRP筋的热学性能。试验结果表明，FRP筋的线性热膨胀系数小于钢筋或混 凝土的线性热膨胀系数，但是，由于FRP筋的弹性模量低于钢筋的弹性模量，试验中未出 现温度变化而引起的混凝士与FRP筋之间的粘结力的破坏”””1。 芳香酊聚酰胺纤维(aramid)吸水后强度会降低。玻璃纤维易受碱性介质的腐蚀，因此加 拿大规范明文规定禁止用GFRP作为预应力筋用于预应力混凝土结构“⋯。但是，Norihiko santoch(1993)的试验结果表明cFRP却有很好的防止碱介质的腐蚀能力““。 FRP预应力筋的纵向抗拉强度主要取决于纤维材料的抗拉强度。由图la所示的结果可 以看出．CFRP预应力筋的强度远高于一般预应力钢筋的抗拉强度，其它FRP预应力筋的 抗拉强度和一般预应力钢筋相当，FRP预应力筋的弹性模量和极限变形能力均低于预应力 钢筋的。FRP预应力筋的应力应变关系曲线近似为直线。由于树脂母体的抗拉强度远小于 纤维的抗拉强度，因此，FRP预应力筋的抗拉强度要小于纤维本身的抗拉强度(图1a，b) i3．13．16】 ·350· ‘工程力学)增刊 1999年 25 —2 舌15 最1 趟 鼎∞ O 2 3 4 O 2 4 6 8 帕 娃《％) 艘似) FIlP筋 b)纤维 图1 FRP预应力筋以及纤维受拉时的应力应变关系 FRP预应力筋纵向和侧向的抗压强度主要取决于树脂母材的强度。由于树胎的强度较 低，FRP预应力筋的纵向和侧向抗压强度都较低．因此，应尽量避免将FRP筋用于受压区。 另外．在选择锚、夹具时应充分考虑FIlP筋侧向抗压强度低的特点。 cFRP及GFRP预应力筋的应力松弛约为1—3％，AFIlP预应力筋在干燥环境下的应力 松弛约为15％．在碱溶液中的应力松弛约为20％。但是，FRP预应力筋埋在混凝土中的 应力松弛为多少还不清楚。’”o“’”1． cFRP及AFRP预应力筋的疲劳性能好于预应力钢筋。GFRP预应力筋的疲劳性能次于预 应力钢筋“““‘“’“⋯。 长期荷载作用loo年后，在空气中会使FRP筋的强度损失30％，在碱溶液中会使其 损失48％的强度。1⋯。Nanni等的研究成果表明，在O．7，卜0．8只的拉应力的持续作用下 (只为极限抗拉强度)，AFRP杆将在300至2000小时之间发生破坏⋯1。 4 FRP预应力筋与混凝土的粘结性能 对预应力混凝土结构，预应力筋与混凝土之间的粘结性能非常重要。对光圆筋．粘结 力主要由胶着力和摩擦力组成，预应力筋表面的状况直接影响到粘结力的大小，粘结力和 混凝土的强度关系不大”1’“。对于变形FRP预应力筋，除胶着力和摩擦力外还有机械咬合 力，且后者对FllP与混凝土之间的粘结力起控制作用。E．Cosenza等(1997)指出，FRP 筋从混凝士中的拔出机理和变形钢筋不同，前者的拔出力不仅仅取决于混凝土的强度，且 粘结力不与混凝土棱柱体抗压强度(￡)成线性关系⋯．M．R．Ehs叽i等(1997)对 GFRP筋的试验结果得出了不同的结论，他们认为极限粘结强度随混凝土的抗压强度和保护 层厚度的增加而增加““。根据FlcP筋与混凝土间的粘结机制，很多学者提出了不同的计 算FRP筋在混凝土中锚固长度的公式““25’⋯。 5夹具和锚具 ， 曲 0 ‘工程力学)增刊 1999年 ‘351。 由于FRP筋的纵向和侧向的力学性能差别较大．普通的锚、夹具难以直接应用。^S1II D3916给出了一种适合于光圆FRP筋的夹具“”．Faza和G∞gaRao(1993)也发明了一 种类似的带砂粒的夹具⋯．除此之外，还有其它一些形式的夹具。如将FIlP筋放入铁管中 灌以环氧砂浆。再用普通夹具夹住铁管“． 在后张法FIiP预应力混凝土结构中，主要使用两种类型的锚具系统：一种是楔块式 的锚具系统；一种是粘结型的锚具系统“””44”．对不同形式的FRP预应力筋。锚具的具 体构造各不相同”1．楔块式锚具的性能取决于FRP预应力筋的性能，这类锚具系统徐变变 形小对温度的变化也不敏感．但是。由于FRP筋的侧向抗压强度和抗剪强度较低，它容易 被楔块挤碎．为了克服楔块式锚具系统的这一缺点，S8yed-A}lmed和s}Irive(1997)设 计了一种适合于CFRP筋的新型的楔块式锚具系统如图2所示⋯．和其它楔块式锚具的主 要区别是这种锚具除了有一外套管和四个楔块外。还有一个铁制的或铜制的内套管，用以 保护FI：P免受侧向的作用而破裂．粘结型锚具的性能取决于FRP和填冲材料(砂浆或环氧) 之间的粘结性能．填冲料可以保护FllP免于在锚固区因侧向挤压而破坏．这类锚具的主要 缺点就是徐变较大、对温度和湿度较敏感．但是，合理地选取填充材料会将这些影响降低 到最低程度．图3是作者在美国伊利诺依大学(Universityof11linois)作访问学者 时设计的一种粘结型的锚具，短期荷载试验表明其性能较好． 内套管 CFRP B^g恤r100 橱警 图2楔块式锚具 图3粘结型锚具 6 FRP预应力混凝土结构体系的力学性能 6．1静载下的荷载一变形特性 过去十几年里，很多学者都迸行过了FllP预应力混凝土梁的静载试验体“““3⋯1．研 究成果表明，FRP预应力混凝土粱的荷载一变形关系曲线表现为两线性·混凝土开裂前· 粱的变形主要为弹性变形；混凝土开裂后。荷载一变形曲线的“软化段”主要是由于裂缝 的不断发展而形成的，不是由于FRP预应力筋的“屈服”所形成的·FRP预应力混凝土梁 的弯曲破坏形态主要有两种：即FRP预应力筋断裂引起的破坏和受压区混凝土压碎引起的 破坏．粱的弯曲承载能力依赖于混凝土的极限抗压能力以及FRP预应力筋的极限抗拉能 。352‘ ‘工程力学'增刊 1999年 筋梁的情况)．因此，传统的在设计中计算预应力混凝土粱的弯曲承载力的方法难以用于 FRP预应力混凝土构件的计算。 由于FIlP预应力筋和预应力钢筋比较具有较小的极限抗拉应变以及FIiP材料的弹性性 能， FIcP预应力混凝土的延性一直是工程界的热点研究课题．Kunit∞oNaritake等 (1993)““、Abdelr8IIman等(1995)⋯，NabilF．Grace和丸S8yed(1998)”’ 均对FRP预应力混凝土结构的延性进行过研究。尽管不同的学者得出的结果相似，即作为 结构构件FIcP预应力混凝土结构具有足够的延性，但是，由于FRP预应力混凝土结构的耗 能方式和钢筋预应力混凝土结构的耗能方式不同(前者主要表现为弹性耗能，后者破坏前 则有比较大的塑性耗能能力)，有关F1：P预应力捏凝土结构破坏前能否给出足够预告的问 题还宜作更深一步的研究，这对无粘结FllP预应力混凝土结构尤为重要． 6．2结构体系的疲劳特性 w”millg大学对有粘结和无粘结cFI心预应力混凝土粱进行了疲劳试验研究(荷载的 变化范围为o．识f-O．6^)。结果表明，有粘结预应力粱表现了较好的疲劳性艟，l：砷0，000 次荷载作用后粱的极限承载力几乎没减小，无粘结预应力混凝土粱的疲劳性能相对较差 ””。K．Katou和MHay私h“ia(1993)对三根CFRP先张法预应力混凝土的试验研究也 得出了类似的结论p”．KmitomoN州切l∞等(1993)对AFRP先张和后张预应力混凝土 梁进行过研究。对先张预应力混凝土梁(荷载范围为：0．25^．粱底纤维的压应力为0)， 4，000，000次荷载循环后粱的位移无明显的变化。对后张法的预应力混凝土粱(荷载范围分 别是：0．25^·O．45^、O．25^．0．55^、O．25P-一0_65^)，最大荷载为O．45只时． 2，000，000次荷载循环后粱的承载力将损失6％：最大荷载为0．65，I时，1，0∞次荷载循环 后梁将丧失所有的承载力ll“。 重复荷载对FRP预应力构件变形能力的影响未见有文献报道． 7 FRP预应力结构体系的设计方法 7．1 张拉控制应力及预应力损失 在高应力的长期作用下，FllP预应力筋会丧失承载力嚏“一．因此一般将预应力筋中的 初始应力控制在60％的极限强度。考虑到AFRP预应力筋的长期受荷性能较差．加拿大规 范规定AFRP预应力筋中的初始应力为48％的极限强度““。日本规范JScE将FRP预应力 混凝土构件的预应力损失归结为摩擦损失、锚具损失和预应力筋的松弛，并建议用一等效 系数来确定预应力损失”’．欧洲规范建议对不同的锚具系统，应用试验来确定预应力损失 ””。但这不便于结构设计。和一般预应力混凝土结构类似，确定FIlP预应力混凝土构件的 预应力损失是～件很复杂的事，且会直接影响到构件的使用性能．因此。有关F即预应力 构件的预应力损失还有待于作进一步的研究． 7．2抗弯承载力的确定 FBza和GangaRao(1993)曾提出类似于普通预应力混凝土的公式来计算FRP预应力 《工程力学)增刊 1999年 ‘353’ 构件的抗弯承载力““。JscE按照下列假定来计算FRP预应力混凝土构件的抗弯承载力： 忽略混凝土的抗拉强度；压区混凝土的应力为矩形分布：FRP预应力筋具有弹性的应力一 应变关系；对有粘结构件有平截面假定。另外对有多层预应力筋的构件必须检查最外层预 应力筋的应变以防止预应力筋断裂“”“。欧洲规范建议：对有粘结预应力混凝土构件，必 须遵守英国规范的相应规定；对无粘结预应力混凝土构件，必须正确估计预应力筋在破坏 时的应变”1。正如前面所述，FRP预应力混凝土构件有两种弯曲破坏形态。因此，很难用 一种象普通预应力混凝土构件一样简单的公式来计算构件的抗弯承载力。为了便于设计． 有必要提出一种简单适用的计算方法。 7|3裂缝宽度与变形 多数现有的FRP预应力结构均为全预应力结构，即在使用阶段不出现裂缝。但是也可 以将FRP预应力混凝土构件设计成部分预应力构件。因此，有必要验算裂缝的宽度和使用 荷载下构件的变形。类似于ACl318—95中的裂缝宽度表达式的一种称为watslein和 Bresler的公式可以用来计算FRP预应力混凝土构件的裂缝宽度““。该公式的正确性可为 一些试验结果所证实⋯1。JScE认为，若FRP与混凝土间的粘结性能好于预应力钢筋与混 凝土间的粘结性能，可以用钢筋预应力混凝土构件相同的方法来计算裂缝宽度；否则，必 须通过试验来确定合适的计算方法“⋯。欧洲规范认为裂缝的宽度对FRP预应力混凝土构件 的耐久性影响较小。因此，可以放松对FRP预应力构件裂缝宽度的限制，并认为可以用英 国规范的方法来计算FRP预应力混凝土构件的裂缝宽度“⋯。JSCE建议用一放大系数乘以 构件的弹性变形作为构件的长期变形“⋯。 8结论 FRP预应力混凝土结构的研究取得了大量的成果。但要将这种结构形式广泛应用于实 际工程还有很多工作要做： 1)FRP产品的定型化和标准化： 2)锚具系统的进一步改进，尤其是粘结型锚具的长期受荷能力需要继续研究； 3)改善FRP预应力混凝土构件延性的方法： 4)FRP预应力筋在锚具范围内的疲劳性能； 5)F1冲预应力混凝土构件的实用设计方法。 参考文献 1． Bcdard，C．．ComPositcRcinfofcingB琊：Asse鹳ingTk计UscinCons呻吐i彻．concretcIntemation“，1992： 14(1)：55-592． 2． cl缸kc，JLTheNeedf酣DumbleReinforccmcnt．InAltc丌m廿vcMaterjalsforIhcRcjnforc锄∞t蛆d P陀耽rcssingOfConcretc，ed．byJLClark鼻Blacki，1993l-33 j·L舭cR Taerwc．FⅪ’DcVclopmcnts卸dApplic“onsjnEuropcFibcr．Reinforced—Pl骷dc(FRP) ·354‘ ‘工程力学'增刊 1999年 比inf0K啪cntfbfconcr吐cstmctu嘣：P唧cnb蚰dApplicationsEditedby丸N砌j，Els“icrscience PubIishcrSB．V。1993：99·144 4． R．wolf柚dH．J．MiesselcrGlassFibefP嘲啷singSystem。Fibc卜Rcinforccd-Pl船tic(FRP)佗inforc锄em forc曲c埘cs锄ctur酷：Pro邮b柚dAPpIjcali彻s，Edjt叫byAN柏nj．EIsevjersci翩∞Pl】bIjs№B-V-， 1993：305．332 5． N曲ilF．Gra∞姐dGeorgcA．sayed．Duc啪姆ofP庀s仃es∞dB喇g％usingCFRPs嘶dsconc瞅c Int锄嘶onm，1998；20(6)：25．30 6． A．丸Abdelnhm虬G．Tadros，锄ds．HRj划l扎TestModelfor血cFimc柚撕蛐sm眦Higllway Bnd弘．ACIS订I】曲蚰IJo啪al，1995；92(4)：45l-458 7． S H．RizkalIa明dG1铷ms．Asm叽HigI聊町Bdd弘inc明anc∞啾h嘣斌ionaI，1994：l6(6)：42· “ 8． Mckay，K．s．andErl(i．M．A，．FI删ralBchd“orofConcret。BcaI似nctcIlsion。dwi出AnmidFib盯 RcinforccdPlasticT例∞s．c姐adi曲Jo邮“ofcivilEIlgill甜iIlg，1993；20：688-695 9． Y船IltIiaS∞obcAn0vervi#wofP＆DjlIJ印如．Fib曲_ReinfoI℃ed·PL皓吐c(FRP)r出面r∞嗍tfor c∞呲s咖a㈣：Pmpcrti∞蚰dAppll咖ionsl即it甜byANl肌i．Elsw汩scicncePubHshe巧B．V．， 1993：115-t23 10．J盯锄yM．Gits盱椎chardkBurke。DallicIM-D0州en，锄dcll8rIesw．DOI柚．Devd唧呦tofFRP R矗nfo眦m∞tGIlideIincsforPrcs廿嚣∞dC的cre也S廿uctII鹏．JoumaIofO唧osi懈向rConsbⅥc虹on， 1997；l(4)：131-139 11．YastlhisaSo∞bcet丑1．．D铭i印0Ilidclln铝ofFRPRcinforcedconc嘣eBuilding咖cnIr诋Joumalof CompDsbforC∞鲫cli∞，1997；l(3)：90-lJ5 12．AcI440R．96．s恤静06曲e．觚Repo^0nFIbcrReinforccdPl∞tic(FRP)Rcinfo比em曲tforconcrccc S伽cn珊s．A眦nc蚰Concr咖Insti舶t。，F蛐-m和n删ls，M148333 13．M雒丑ki0ka龃“．Propc一嚣趾dAppli咖ionsofVinyIonFRPRod(cLA瓶CROD)．Fiber．Rc曲佗cd． PIastic@RP)reinforccr扯ntforconcrclcs咖cⅫ髓：Prop枷∞锄dA硝i训傩叉Edit酣b九Nanni， Elsev衙Sci∞ccPubll5b钔B．V．．1993：189_222 14．No曲ikos锄toh．cFCc(c8rb∞FibercomposbQIblc)Fi押R硝n鼬腊肿I罅dc(刚’)reⅫb比锄entfor concr咖S仃1lctu瞄：Prop硎∞卸dApplicati蛐％EdttedbyAN锄i，Eka“苜Scic眦PIIblishc巧BV．， 1993：223-247 l5．Kun油啪No^址鼻RyllichiKakih峨Shinich打oKumgaj，肌dJunMi列tani．T亡chnom址AmmidFRP Rod．Fibc卜Rcinn呲ed．PI嘲ic(FRP)m．mfo阳湘钮t向’ConcrcteS仃u曲腓s：Propem嚣andApplicali∞s， Edikdby^N勰Ili．Else“盯Sd∞cePIIblishc培B．V．，1993：267．290 16．M九Er“眦ds．H．Ri加lla．FRPRci廊佗cmentfbrc帆c呲cs圩uctIl嘴．concreteIm咖碰or蚰‘1993： 15(6)：幸&53 17．J蚺t抽Cu币crsms神，cha一∞D．M蝌．TendonRel蝴№ninFRPTHmo酷Engin坩啦M睇h蚰池． Proc∞din鲈ofl0‘C∞cr如，1995；l：122．125 FRP预应力混凝土结构体系 作者： 顾祥林 作者单位： 同济大学建筑工程系(上海) 相似文献(10条) 1.会议论文 吕天启.卢荣胜 热处理钢作预应力筋的预应力混凝土结构裂缝控制及验算方法 2003 本文以我国现行混凝土结构设计规范为基础,根据预应力筋的两阶段工作原理,研究探索了热处理钢作预应力筋的预应力混凝土结构构件用名义拉应力控制裂缝的方法,分析总结了预应力筋和非预应力筋的选配方法,从而为这类构件的裂缝控制及验算提供一种可供参考的比较实用的方法. 2.会议论文 范美玲.邵光信 预应力筋束形设计及PREC软件应用 2006 预应力混凝土结构不仅使混凝土材料的名义抗拉强度得到极大的提高,同时使得高强度预应力筋的强度得到充分利用,因而其节材效果好,结构性能好,得到了广泛的推广应用.PREC软件作为预应力混凝土结构的专用设计软件得到了设计人员的认可和积极应用,并创造了许多优秀的预应力混凝土结构.迄今为止国内外任何一个预应力软件都要求使用者首先假定预 应力筋的束形,软件只能根据假定的束形和张拉力进行预应力各项计算.事实上良好的束形设计不仅可以加快设计速度,更能降低预应力筋用量,并提高预应力混凝土结构的性能.如果束形假定不当,不仅得不到好的设计结果,往往容易造成材料的浪费,甚至出现设计错误.所以理解不同束形的张拉效应特点,并根据结构特点合理假定预应力筋束形是十分重要的,也是设 计人员需要完成的重要工作.结合PREC软件的应用,介绍了预应力筋束形设计原理及工艺构造要点. 3.期刊论文 王英.周丽.郑文忠 预应力混凝土结构总变形计算统一方法 -哈尔滨建筑大学学报2001,34(5) 论述了对预应力筋及预应力效应的认识,认为可以将预应力筋的工作分成两个阶段:第一阶段是由张拉到预应力筋有效预应力σpe的建立,这一阶段视预应力筋为能动的作用者,将预应力引起的等效荷载作为外荷载来对待(可作为恒载来对待);第二阶段是当预应力过程结束后,预应力筋抗拉强度设计值fpy中高于有效预应力σpe的富裕部分(fpy-σpe)又像普通钢 筋一样被动地提供抗力.在此基础上,建立了与普通混凝土结构变形计算相协调的预应力混凝土结构总变形计算统一方法.从理论体系上实现了与作者建立的承载力计算方法的统一. 4.学位论文 岳希峰 基于损伤力学的预应力混凝土结构应力腐蚀寿命研究 2007 随着预应力混凝土结构的发展和广泛应用，其耐久性及腐蚀性问题逐渐被人们所重视。预应力混凝土结构的应力腐蚀失效往往是在无任何预兆的情况下突然破坏，危害性极大。所以开展对预应力混凝土结构的应力腐蚀寿命研究，对提高预应力混凝土结构的耐久性和腐蚀性研究有重要的意义。 本文在分析、研究目前国内外应力腐蚀寿命研究现状的基 础上，结合损伤力学理论，提出本文的预应力混凝土结构应力腐蚀寿命预测的方法，这种方法能够整体地把握在应力腐蚀的过程中宏观力学性能的变化规律。 本文将预应力筋腐蚀损伤材料视作孔洞型均匀损伤材料，基于损伤力学理论，通过研究损伤材料有效应力与有效屈服强度沿钢筋径向的分布规律，得到预应力筋的应力腐蚀寿命预测方法。通过对不 同应力大小的损伤深度与时间的关系式的拟合，进一步得到与应力相关的预应力筋的应力腐蚀损伤深度随时间的演化规律，并最终提出本文的应力腐蚀寿命预测方法。 针对本文提出的预测方法，以工程实际进行验算，结果吻合较好，说明本方法对工程实际的维护检测周期的确定及应力腐蚀寿命设计等方面具有一定的参考价值。 5.期刊论文 郑文忠.王英 预应力混凝土结构裂缝宽度计算统一方法 -哈尔滨建筑大学学报2001,34(4) 预应力筋的工作分成两个阶段:第一阶段是由张拉到预应力筋有效预应力σpx的建立,这一阶段视预应力筋为能动的作用者,将预应力引起的等效荷载作为外荷载来对待(可作为恒载来对待);第二阶段是当预应力过程结束后,预应力筋抗拉强度设计值fpy中高于有效预应力σpx的富裕部分(fpy-σpx)又像普通钢筋一样被动地提供抗力.在此基础上,建立了与普通 混凝土结构裂缝宽度计算相协调的预应力混凝土结构裂缝宽度计算统一方法.从理论体系上实现了与作者建立的承载力设计计算方法的统一. 6.期刊论文 王钧.Wang Jun 强力钢筋做预应力筋的预应力混凝土结构裂缝控制及验算统一方法 -东北林业大学学报2000,28(1) 以混凝土结构设计规范(GBJ10-89)为基础,建立了强力钢筋做预应力筋的预应力混凝土结构用名义拉应力控制裂缝宽度的方法.为通过裂缝控制方程和承载力方程计算,确定预应力筋用量和非预应力筋用量创造了条件. 7.期刊论文 董立华 无粘结预应力混凝土结构施工技术 -中国新技术新产品2009(22) 本文从施工角度阐述了无粘结预应力混凝土结构的施工质量控制及施工工艺,介绍了无粘结预应力混凝土结构的施工工艺及需重点注意的问题,从钢筋工程、混凝土工程和模板工程三方面介绍了无粘结预应力的施工技术,结合工程实例归纳了该技术的应用特点. 8.期刊论文 金秀梅.彭彦彬.杜彦良.Jin Xiumei.Peng Yanbin.Du Yanliang 大型预应力混凝土结构预应力筋应力测试技术研究 -铁道建筑2008(9) 预应力筋是大型预应力混凝土结构中的关键受力构件,其应力状态对结构整体性能起着关键作用.该文从传感器布设位置的角度,对当前国内外采用的预应力测试方法进行了研究,在分析各类测试方法的优缺点和适用性的基础上,指出了其难点和关键问题,并对其未来发展的研究方向进行了展望. 9.学位论文 施海健 预应力混凝土结构张拉阶段应力分布和质量控制研究 2003 目前国内外大规模兴建的斜拉桥中,为了抵抗斜拉索传递的很大的水平分力,混凝土索塔箱形断面中采用大吨位大曲率U形预应力筋来平衡.如何控制大曲率U形预应力筋张拉质量,预应力筋锚固区混凝土的应力分布情况以及远离锚固区结构中应力分布与传递一直没能得到明确的结论.现行的桥梁规范和房屋建筑规范也没有明确的规定.此外,预应力混凝土框架梁 板结构体系中,预应力如何在T形截面梁分布,也存在着众多争议.该文结合实际工程和模型试验,采用各种有限元软件如ANSYS、SAP2000、ETABS和数学软件MATHEMATICS模拟分析的基础上,利用概率论、数理统计学有限元和经典弹性力学理论的方法对上述问题进行了相应的探讨,并得出了一些指导工程实践的有用结论.该文首先进行了大曲率U形预应力筋的孔道摩阻 系数μ值和伸长值控制研究.比较了传统的孔道摩阻系数μ值的计算方法和最小二乘法后,发现两者最后取值相近.在得出准确μ值的基础上,针对大曲率U形预应力筋张拉伸长值超长原因展开了理论探讨.建议考虑各种几何非线性变形和取适当的初始应力理论伸长值的计算方法,这样可将实测伸长值与理论伸长值误差控制在±6％以内,润扬大桥北汊桥上部索塔张拉 实测数据和南京长江二桥足尺模型试验的张拉伸长实测数据中验证了建议公式的合理性.该文对预应力混凝土结构中锚下预压应力的扩散规律进行了探讨.根据有限元软件的分析结果,尽管预压应力扩散角的大小受结构形式和加载方式影响较大,但当平板受集中力时,无论偏心与否上下预压应力扩散传递角度约为25度左右.在润扬大桥索塔薄壁箱形截面中,上下扩散 角约42度左右,并提出了U形预应力筋的最佳布置间距.而在预应力框架梁板结构体系中,在综合考虑各国规范规定和实际工程实测结果,文中建议了T形梁翼缘的有效宽度,可供相似工程设计参考.该文还探讨了预应力混凝土结构中锚下局部承压的破坏机制和开裂、极限承载力计算公式.根据宿淮高速公路箱形薄壁梁的局部承压试验和润扬大桥足尺模型实验中的局部 承压试验现象,描述了局部承压的破坏机制.在前人所做的理论推导和分析(STM模型)的基础上,结合ANSYS分析的应力分布,讨论了局部承压破坏机制和合理的抗裂构造配筋.指出现行桥梁规范局部承压区的抗裂计算公式主要是针对爆裂力,而没有充分考虑落应力的影响. 10.学位论文 蔺恩超 预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁的受力性能试验研究 2006 随着建筑行业的不断发展，预应力混凝土结构以其优越的性能在建筑、水利和交通工程等各个领域得到了越来越广泛的应用。当预应力混凝土结构长期处于侵蚀环境作用下时很容易出现耐久性失效，尤其是预应力筋的应力腐蚀可能导致的预应力混凝土结构在没有任何预兆的情况下发生的脆断。由于预应力混凝土结构的重要性，其一旦出现耐久性失效，将 产生严重的破坏和危害，因此，有关预应力混凝土结构耐久性的问题也越来越受到人们的重视。 目前，国内外对预应力混凝土结构的耐久性的研究报导较少，对于预应力筋应力腐蚀的研究则刚刚开始。预应力筋的应力腐蚀不同于一般的钢筋锈蚀，其影响因素更加复杂，所导致的后果也更加严重。腐蚀介质的种类、浓度，环境的温度、湿度等都会影响应 力腐蚀的产生和发展，如何找出它们之间的关系，应力腐蚀对于预应力混凝土结构的承载力和耐久性有什么样的影响，影响规律如何，结构可靠度的分析方法等都是有待于我们深入研究的课题。 为此，本文在国家自然科学基金项目“现代预应力结构耐久性数值试验研究与理论分析”的资助下，针对预应力筋的应力腐蚀开展了以下研究工作。 1.开 展普通及应力腐蚀预应力筋的材性试验研究，获得普通及坑蚀预应力筋的应力-应变曲线及各项力学指标，建立普通预应力筋的本构模型。 2.根据预应力筋材性试验获得的预应力筋应力-应变关系，利用大型有限元程序对应力腐蚀预应力筋进行材料非线性的研究，获得应力腐蚀预应力筋的应力-应变关系曲线及各项力学指标，综合材性试验结果，建立应力 腐蚀预应力筋的本构模型。 3.开展预应力筋不同腐蚀坑深度、不同预应力度及不同非预应力纵筋配筋率下预应力混凝土梁的承载力试验研究，揭示腐蚀坑深度、预应力度、非预应力纵筋配筋率与构件承载力之间的关系，提出预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁的承载力计算方法。 4.基于应力腐蚀导致预应力混凝土结构耐久性失效的特点，分析预 应力筋应力腐蚀的产生、扩展和最终失效的过程，提出针对预应力筋应力腐蚀的可靠度分析方法。 研究表明，应力腐蚀孕育期腐蚀坑会引起预应力筋的局部应力集中，使极限抗拉强度下降，改变预应力筋的本构关系，导致预应力筋产生脆断；应力腐蚀预应力筋混凝土梁的抗裂性能、承载能力相比普通预应力混凝土梁有明显下降，随腐蚀坑深度增加，其 开裂荷载和极限承载力逐渐下降；增大预应力有利于应力腐蚀预应力筋混凝土梁的抗裂性能；增大非预应力纵筋的配筋率有利预应力混凝土梁的抗裂性能和极限承载能力的提高。 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_354566.aspx 下载时间：2010年1月13日