第1章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 FRP材料的特点 2
1.3 FRP在结构工程中的应用 2
1.4 国内外研究现状 5
1.4.1 预应力FRP筋锚具 5
1.4.2 预应力FRP筋混凝土梁结构的延性 10
1.4.3 预应力FRP筋混凝土梁的抗弯性能 11
1.4.4 预应力FRP筋混凝土梁的抗剪性能 13
1.4.5 预应力FRP筋混凝土梁的长期性能 14
1.5 主要研究内容 15
第2章 FRP筋组合式锚具的锚固机理 18
2.1 锚固系统的技术要求 18
2.2 锚具系统的失效模式 20
2.3 夹片-粘结型锚具的锚固机理 22
2.3.1 开发思路 22
2.3.2 锚固机理 23
2.4 夹片-套筒型锚具的锚固机理 25
2.4.1 预紧时受力分析 26
2.4.2 预紧卸载后受力分析 27
2.4.3 锚固时受力分析 28
2.5 小结 29
第3章 FRP筋夹片-粘结型锚具的研制 31
3.1 锚具设计与制作 31
3.1.1 锚具设计 31
3.1.2 锚具的加工制作 32
3.2 静载试验内容及方案 33
3.2.1 试验设备及测试内容 33
3.2.2 加载程序 34
3.3 第一批静载试验结果及分析 35
3.3.1 试验试件 35
3.3.2 试验结果及分析 36
3.4 第二批静载试验结果及分析 41
3.4.1 试验试件 41
3.4.2 试验结果及分析 42
3.5 动载试验 44
3.5.1 试验内容及方案 44
3.5.2 试验结果 46
3.6 小结 48
第4章 FRP筋夹片-套筒型锚具的研制 50
4.1 锚具设计与制作 50
4.1.1 锚具设计 50
4.1.2 加工制作 52
4.2 静载试验内容及方案 54
4.2.1 试验设备及测试内容 54
4.2.2 加载程序 55
4.3 静载试验结果及分析 55
4.3.1 试验试件 55
4.3.2 试验结果 57
4.3.3 试验结果分析 61
4.4 动载试验 66
4.4.1 试验内容及方案 66
4.4.2 试验结果 66
4.5 小结 68
第5章 预应力FRP筋混凝土梁的应力损失研究 70
5.1 试件设计 70
5.2 FRP筋的张拉控制应力 71
5.3 FRP筋的预应力损失分析 72
5.3.1 锚具变形和预应力FRP筋内缩引起的预应力损失 72
5.3.2 预应力FRP筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 73
5.3.3 混凝土收缩徐变引起的预应力损失 73
5.3.4 混凝土弹性压缩引起的应力损失 74
5.3.5 预应力筋应力松弛损失 74
5.3.6 与钢绞线应力损失的比较 75
5.4 小结 76
第6章 预应力FRP筋混凝土梁有限元非线性分析基本问题的讨论 78
6.1 钢筋混凝土有限元模型的选择 78
6.1.1 分离式模型 78
6.1.2 组合式模型 78
6.1.3 整体式模型 79
6.2 混凝土的开裂模拟 79
6.3 预应力有限元的建模方法及比较 79
6.3.1 等效荷载法 80
6.3.2 实体力筋法 80
6.4 材料单元和本构关系的选择 81
6.4.1 混凝土 81
6.4.2 普通钢筋 83
6.4.3 预应力FRP筋 84
6.4.4 预应力钢绞线 84
6.4.5 粘结单元 84
6.5 非线性分析中其他问题的处理 85
6.5.1 非预应力筋的处理 85
6.5.2 支座和加载点的处理 85
6.5.3 加速收敛的方式 86
6.6 有限元结果与试验结果的对比 86
6.6.1 模型尺寸和材料性能 87
6.6.2 体内有粘结预应力FRP筋混凝土梁的有限元分析 87
6.6.3 体内无粘结预应力FRP筋混凝土梁的有限元分析 91
6.7 小结 95
第7章 预应力FRP筋混凝土梁抗弯性能的研究 97
7.1 预应力FRP筋混凝土梁抗弯试验研究 97
7.1.1 试验梁的设计 97
7.1.2 试验研究结果 103
7.1.3 试验结果分析和比较 112
7.2 有粘结预应力FRP筋混凝土梁抗弯承载力的计算 116
7.2.1 抗弯承载力设计 117
7.2.2 强度折减系数 122
7.3 无粘结预应力FRP筋的极限应力计算 123
7.3.1 现有的计算方法和主要计算公式 124
7.3.2 基于挠度的无粘结预应力筋的极限应力 127
7.3.3 各种公式的验证比较 128
7.4 体外预应力FRP筋混凝土梁的承载力计算分析 130
7.4.1 研究现状 130
7.4.2 简化计算方法 133
7.4.3 已有试验数据对计算公式的验证 135
7.5 有粘结和无粘结相结合预应力FRP筋混凝土梁的承载力计算 136
7.5.1 基本假定和破坏形态 136
7.5.2 有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋同排布置承载力推导 139
7.5.3 有粘结和无粘结相结合的预应力FRP筋不同排布置承载力推导 141
7.5.4 公式的校核 144
7.6 预应力FRP筋混凝土梁抗弯性能有限元非线性分析 145
7.6.1 有限元建模过程与求解 145
7.6.2 有限元结果分析 149
7.6.3 参数分析 155
7.6.4 预应力FRP筋的合理配置 157
7.7 小结 162
第8章 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究 164
8.1 FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究进展 164
8.1.1 非预应力FRP筋混凝土梁的抗剪性能 165
8.1.2 预应力FRP筋混凝土梁的抗剪性能 168
8.2 预应力FRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪试验研究 169
8.2.1 试验梁的设计 169
8.2.2 试验结果 171
8.2.3 试验结果分析和比较 175
8.3 有粘结预应力FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪试验研究 176
8.3.1 试验梁的设计 176
8.3.2 试验结果 177
8.3.3 试验结果比较和分析 182
8.4 无粘结预应力FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪试验研究 186
8.4.1 试验梁的设计 186
8.4.2 试验研究结果 187
8.4.3 试验结果分析和比较 192
8.5 预应力FRP筋混凝土梁抗剪承载力的计算 194
8.5.1 钢筋混凝土结构抗剪承载力分析方法的发展 195
8.5.2 预应力钢绞线混凝土结构抗剪性能的研究进展 196
8.5.3 桁架＋拱模型分析法 197
8.5.4 各种规范公式计算结果与试验结果的比较 202
8.5.5 简化公式的提出 203
8.6 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的有限元模拟 205
8.6.1 有限元建模过程与求解 205
8.6.2 有限元结果分析 206
8.7 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的有限元参数分析 213
8.7.1 混凝土强度 213
8.7.2 剪跨比 214
8.7.3 配箍率 216
8.7.4 预应力 217
8.7.5 预应力筋的粘结情况 217
8.8 小结 218
第9章 预应力FRP筋混凝土梁抗震性能的研究 220
9.1 预应力FRP筋混凝土梁抗震性能试验研究 220
9.1.1 试验梁的设计 220
9.1.2 试验结果与分析 224
9.1.3 试验研究结论 233
9.2 预应力FRP筋抗震性能的有限元分析 234
9.2.1 有限元建模过程与求解 235
9.2.2 有限元结果分析 238
9.3 有限元参数分析 242
9.3.1 预应力筋的种类 242
9.3.2 预应力筋的配筋率 243
9.3.3 非预应力筋的配筋率 244
9.3.4 预应力度 245
9.3.5 混凝土强度 246
9.3.6 预应力筋的粘结情况 246
9.3.7 初始张拉力 247
9.4 预应力FRP筋混凝土梁的恢复力模型 248
9.4.1 恢复力模型的研究现状 248
9.4.2 预应力FRP筋混凝土梁的恢复力模型计算 250
9.4.3 模型计算值与试验值的对比 260
9.5 小结 262
参考文献 265