CFRP筋钢骨混凝土组合梁受弯性能

为研究CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)筋钢骨混凝土组合梁的抗弯性能,试验设计了3片CFRP筋钢骨混凝土组合梁,其中对比参数包括不同弹性模量的受拉主筋和不同CFRP筋配筋率,通过静载试验得到了钢骨混凝土组合梁在应变、挠度、裂缝开展以及抗弯承载能力等方面随着荷载增加的变化规律.研究结果表明:随着荷载的增大,工字钢与混凝土之间的滑移也会增大,从而导致钢骨混凝土组合梁加载点截面应变沿梁高方向会出现不符合平截面假定的情况;提高受拉主筋的弹性模量可以提高主梁抗弯刚度、抗裂性能以及耗能能力;CFRP筋钢骨混凝土组合梁在工字钢下翼缘屈服之后的强度储备比相同抗弯承载力的普通钢筋钢骨组合梁要大,且耗能能力提高约1.36倍;当受拉主筋与混凝土接触面积相同时,增加组合梁的配筋率,可以延缓CFRP筋钢骨混凝土组合梁的裂缝开展,提高组合梁的整体抗弯性能和耗能能力.采用梁的纯弯曲计算理论推导了开裂弯矩公式,并结合试验结果引入开裂弯矩影响系数对计算公式进行了修正,其中普通钢骨混凝土组合梁的开裂弯矩影响系数取0.73,CFRP筋钢骨混凝土组合梁的开裂弯矩影响系数取0.43.结合试验,对比研究国内外规范中有关钢骨混凝土组合梁极限承载能力的计算结果,表明《钢骨混凝土结构技术规程》(YB 9082-2006)、《组合结构设计规范》(JGJ 138-2016)和美国规范《Guide for the Design and Construction of Concrete Reinforced with FRP Bars》(ACI 440-1R)的计算结果均比试验结果偏小;而《劲性钢筋混凝土结构设计指南》(CH 3-78)与《钢-混凝土组合梁设计原理》得到的计算值与试验值吻合相对较好.研究成果可为同类型钢骨混凝土组合梁的设计和规范编制提供参考.