1、 毕业设计 /论文 外 文 文 献 翻 译 系 别 城市建设学院 专 业 班 级 姓 名 评 分 指 导 教 师 华中科技大学 2011 年 3 月 芳纶 纤维筋 混凝土梁的抗 弯 效应之数值研究 本文介绍了 芳纶纤维筋混凝土梁 的抗 弯 效应。通过三维非线性有限元分析和迭代截面 分析及实验验证，预测 芳纶纤维筋混凝土梁 构件预应力性能。混凝土梁为简支梁和单调加载直至发生故障。混凝土梁的截面性能为：配筋率 0.15 -0.36， Ig / Icr 比率 25 比 77，其中 Ig / Icr 分别为总惯性和打击时刻惯性。实验对受测梁施予各种预应力以评估荷载与位移的负荷对比、中性轴深度、有效惯性
2、力矩的变化以及横梁变形，同时也测试了现有设计方案 的 适用性和预测方程。 钢筋混凝土 水平梁的 抗 弯曲性能，如开裂荷载， 产生应变的 钢筋混凝土 梁 中性轴和深度有显著影响。诸如 Ig / Icr 比的断面性能是影响 钢筋混凝土 梁包括 变形指数在内的变形特征的一项重要性能参数。文章还对改善现有设计方案提出了建议。 增强聚酯混凝土 是传统的钢筋结构一种很有前景的替代品，广泛用于民用 。 使用 玻璃钢的好处包括重力强度比 较 好，无腐蚀性和无磁性， 具有 良好的 化学抗疲劳性 、 长期维护成本低 、 现场反应快 等优点 。 该复合材料可用于代替传统的 钢筋混凝土 。 钢筋混凝土 构件可能遭受腐
3、蚀破坏， 导致 混凝 土 构件 承载能力 不足。为了 减少了钢材 腐蚀 ，可能需要 较高的 维修费用。 增强聚脂 钢筋混凝土 无腐蚀性 ，从而 可以克服这些问题。通常情况下， 钢筋混凝土 和 聚酯混凝土在实践中使用 。一般不会推荐使 用 聚酯混凝土 ，因为它在碱性环境下强度 会 退化，在持续荷载下 钢筋混凝土容易 断裂。通常情况下， 钢筋混凝土 的拉伸强度与 增强聚脂钢筋混凝土 相当，一般是 1200至 2100兆帕，而前者的模量一般来说较后者低 40， 钢筋混凝土 的成本大约是 增强聚脂钢筋混凝土 的 35左右。考虑到 增强聚脂钢筋混凝土 应用的初始成本高，所以推荐 钢筋混凝土 复合材料作为
4、混凝土构件，此外，它引起人们的特别关注还因为其模量低。 不同于钢筋 混凝土构件， 增强聚脂钢筋混凝土 梁不会因长度问题出现变形 ， 除非发生故障。和钢材的低模量相比， 增强聚脂钢筋混凝土 的低模量， 可能会使其预应力梁的挠度增大。相应地，现有文献大多数是关于 增强聚脂钢筋混凝土 构件在负载弯曲的两个独特性能方面。通过比较 钢筋混凝土 梁 和钢 预应力梁承载能力 ，发现 了 钢筋混凝土 梁 承载能力的潜力。Lees and Burgoyne对 钢筋混凝土 梁弯曲效应和芳纶 纤维筋 混凝土粘结效果 做 了研究。 Toutanji和 Saafi评估了 钢筋混凝土 梁的失效模式及可塑性 。 研究发现，
5、键粘结充分时较无粘结 ， 荷载变形极限低。格雷斯和赛义德 对 预应力混凝土梁进行测试，包括碳玻璃钢粘结和无粘结筋的 结合，增加梁变形。 虽然 _Soudki等已作出大量研 究钢筋预应力梁构件与 FRP预应力梁构件的特性，人们对于玻璃钢预应力梁弯曲仍然缺乏了解。举例来说，这种梁的弯曲性能，取决于玻璃钢预应力筋和截面特性，由于玻璃钢复合材料应力破裂现象， FRP筋预应力上限也低于钢筋主要是Concrete Institute在 FRP筋预应力强度可能存在着因随个案而变的情况 ； 然而，目前还没有发现人们对于这项重要研究需要。 本文 在强化 数值研究的基础上，介绍了粘结芳纶纤维混凝土预应力梁的弯曲响
6、应 强度 与增强 特点 ；运用 三维有限元法分析 （ FEA） 和非线性迭代进行截面分析，预测了芳纶纤维预应力 构 件 弯曲 性 。 研究选择了三个实验方案以验证建模方法。特别值得一提的是，选定的梁包括 Ig / Icr 比率超过 25，其中 Ig / Icr分别为总惯性和打击时刻惯性，所获得的计算量基于一段完全破裂部分，这在检测玻璃钢混凝土结构经常使用。 本文对芳纶纤维筋混凝土弯梁预应力进行了数值研究 并且进行了实验验证 。 受测 梁 为轻 加强型 （ 0.4 ） ， Ig / Icr的比例高达 77，这是 芳纶纤维的 典型应用特点。该研究的重点是评估芳纶纤维预应力 构件的弯曲响应 ，尤其是
7、各种预应力水平 性能 。总结 如下 ： 芳纶纤维筋预应力水平显着影响 着 梁的开裂荷载， 但研究 没有发现 会 影响 极限荷载 。 由于 设计方案为轻加强型（ 即 张力控制 部分 ） 。 芳纶纤维 张力 变化 受 关键 区域（ 靠近中跨区 ） 挠距控制 ，而不是 受 影响 临近千斤顶端张力变化 预应力水平 的 影响 。 当 Ig / Icr 的比率下降时， 预应力水平往往影响服务状态深度中性轴的变化。目前 用 来预测中性轴 有效深度 的 ACI440.4R - 04 方程可以用于 检测 芳纶纤维预应力 构件 。 梁截面特性 ， 如 Ig / Icr比率 ，对 目前 用 来预测有效 力矩 的 A
8、CI440.4R - 04方程 有显 著 的影响 。 ACI440.4R 04方法在 Ig / Icr= 25检测 梁 时 非常有效 ，而 当 梁 Ig / Icr比大于 55时 ， 由于预测 了刚性 变形 ， 该方法 会 高估 有效 力矩 。 当 Ig / Icr的比值小于 55时， ACI440.1R - 06方法 对混合配筋 构件 预应力 进行了 合理的预测？。 Yost 等 (Yost et al. , 2003) 所提出的 实验 公式 可以很好地 预测有效 力矩 ，而 由此产生的 Bischoff法 修改 后 可 以用来测试 玻璃钢预应力梁。 Ig / Icr的比值 一直决定 芳纶纤维预应力 构件 的偏转特性 ， 直到发生开裂，但是，预应力水平在服务状态 时是 更的主导因素。 提高可塑性 时 ACI440.4R - 04现行 规则 应予修订 ，把 临界挠度考虑 在内 。研究表明， 芳
