《FRP-混凝土組合梁受力性能分析、試驗與設計方法》是依託大連理工大學,由王言磊擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：FRP-混凝土組合梁受力性能分析、試驗與設計方法
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王言磊
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對基礎設施中日益嚴重的鋼材鏽蝕問題和純FRP（纖維增強複合材料）結構初次投入大、剛度低等不足，本項目意在發展新型、高耐久性的FRP-混凝土組合梁。首先，設計兩種新型、高耐久性的FRP-混凝土組合梁；其次，通過試驗研究FRP與混凝土連線性能，探尋多試驗參數對連線性能的影響規律，建立FRP/混凝土界面粘結-滑移本構模型，提出實用的組合界面抗剪設計方法；再次，通過理論分析、數值模擬與試驗研究FRP-混凝土組合梁基本力學性能，歸納、總結和完善已有的組合梁基本力學性能理論分析方法，提出適合初步設計的簡化分析與設計方法；最後，通過理論分析、數值模擬與試驗研究FRP-混凝土組合梁長期力學性能（徐變、疲勞和溫差），提出組合梁長期力學性能理論分析方法。通過上述組合梁受力性能的系統研究，建立一套實用的FRP-混凝土組合梁受力性能分析、試驗與設計方法，為推廣該新型組合梁在實際工程中套用提供科學依據。
結題摘要
針對基礎設施中日益嚴重的鋼材鏽蝕問題和純FRP（纖維增強複合材料）結構初次投入大、剛度低等不足，本項目發展了一種新型高耐久性的FRP-混凝土組合梁。首先，通過單剪試驗對4種FRP與混凝土間連線方式的粘結性能進行了較系統的研究，考察了這4種連線方式的粘結破壞特徵和粘結-滑移關係，分析了多種因素對FRP與混凝土間粘結性能的影響，並提出了FRP剪力鍵抗剪設計方法。試驗結果表明：4種最佳化後的連線方式均可作為FRP-混凝土組合結構中有效的組合界面連線措施。其次，在分析了該新型組合梁中可能發生的各種失效模式的基礎上，歸納、總結和完善了已有的組合梁基本力學性能理論分析方法，提出了適合組合梁初步設計的簡化分析與設計方法，並給出了三種最佳化失效模式下的設計步驟；對1根純FRP梁、3根FRP-混凝土組合梁進行了彎曲試驗研究，考察了組合梁試件中各種連線的性能，了解了組合梁試件的極限抗彎承載力及其失效模式，同時對組合梁試件進行了詳細的有限元分析。研究表明：增加混凝土層後，組合梁試件的剛度得到了大幅提高，同時試件的造價剛度比也大幅下降，有限元分析可以很好地預測試件的靜力性能。再次，對FRP-混凝土組合梁的徐變和疲勞性能進行了詳細分析，提出了經歷持續載入和循環載入後組合梁剩餘強度和變形的預測方法；考察了溫度改變引起的CFRP/GFRP界面應力分布情況，對溫差作用下的組合梁性能進行了分析；在此基礎上，提出了組合梁長期力學性能（徐變、疲勞和溫差）的理論分析方法。將兩種徐變理論預測法與徐變試驗結果進行了對比分析，發現理論預測值與試驗結果吻合得很好。研究表明所提出的理論分析方法可用於長期荷載作用下組合梁的最佳化設計。最後，對一根FRP梁和一根FRP-混凝土組合梁進行了靜載試驗，研究了基於嵌入式FBG的FRP-混凝土組合梁自感知特性；基於FBG監測應變數據，提出了具有自感知特性FRP-混凝土組合梁的性能預測方法；研究結果表明：嵌入式FBG感測器能非常準確地反映FRP試件的內部應變，基於FBG監測應變可很好地預測FRP-混凝土組合梁的荷載和撓度等性能。通過上述組合梁受力性能的系統研究，建立了一套實用的FRP-混凝土組合梁受力性能分析、試驗與設計方法，為推廣該新型組合梁在實際工程中套用提供科學依據。
