预应力碳纤维复合材料索增强混凝土T梁预应力损失研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20230328.007

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (3): 44-52.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230328.007

预应力碳纤维复合材料索增强混凝土T梁预应力损失研究

王梓豪^1,2, 李承高^1,2, 咸贵军^1,2, 白洁^3,4, 熊浩^3,4, 许国文^3,4*

1.哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室,哈尔滨 150090;
2.哈尔滨工业大学土木工程学院,哈尔滨 150090;
3.中国建筑第八工程局有限公司,上海 200122;
4.上海碳纤维复合材料土木工程应用工程技术研究中心,上海 200122

收稿日期:2022-03-07 出版日期:2023-03-28 发布日期:2023-04-28
通讯作者: 许国文(1990—),博士,工程师,研究方向为土木工程纤维增强树脂复合材料与结构,xuguow@163.com。
作者简介:王梓豪(1997—),男,硕士,主要从事碳纤维复合材料拉索方面的研究。
基金资助:
中建股份科技研发计划资助(CSCEC-2020-Z-1);上海市科技计划项目资助(20DZ2253000)

Research on stress loss of prestressed carbon fiber composite cable reinforced concrete T beam

WANG Zihao^1,2, LI Chenggao^1,2, XIAN Guijun^1,2, BAI Jie^3,4, XIONG Hao^3,4, XU Guowen^3,4*

1. Key Lab of Structures Dynamic Behavior and Control, Ministry of Education, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;
2. School of Civil Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150090, China;
3. China Construction Eighth Engineering Division Co., Ltd., Shanghai 200122, China;
4. Research Center of Shanghai Carbon Fiber Composite Application Technology in Civil Engineering, Shanghai 200122, China

Received:2022-03-07 Online:2023-03-28 Published:2023-04-28

摘要/Abstract

摘要： 碳纤维复合材料筋因具有较高的抗拉强度、耐腐蚀与抗疲劳性能优异等特点而逐渐应用于混凝土预应力结构中。为了探究CFRP索增强混凝土T梁的预应力损失行为,本文制作了3根无黏结预应力CFRP索增强混凝土T梁,探究构件的预应力分布及张拉方法对预应力损失的影响。试验结果表明:预应力碳纤维复合材料索增强混凝土T梁的预应力由张拉端至锚固端逐渐减小,在CFRP索中直径小的CFRP筋预应力小且存在严重的应力不均匀现象;当采用分级张拉时,碳纤维复合材料索预应力损失量较小,而采用常规方式张拉时,预应力损失量显著上升,可以通过重复张拉的方法来消除部分应力损失。

关键词: CFRP索, 预应力损失, 应力监测, 张拉方法

Abstract: Carbon fiber reinforced composites (CFRP) bars are widely used in prestressed concrete structures due to their high tensile strength, corrosion resistance, and good fatigue properties. In order to explore the prestress loss behavior of CFRP cables reinforced concrete T beams, three unbonded prestressed CFRP cables reinforced concrete T beams were fabricated, prestress distribution of CFRP cable-reinforced concrete T beams and the effect of tensioning method on prestress loss was studied. The test results show that the prestress of the prestressed carbon fiber composite cable reinforced concrete T beam gradually decreases from the tension end to the anchor end, and the CFRP bars with small diameters in the CFRP cables have small prestress and serious stress unevenness. When using graded tension, the prestress loss of the carbon fiber composite cable is small. But when it is tensioned in conventional way, the prestress loss increases significantly, part of the stress loss can be eliminated by repeated tensioning.

Key words: CFRP cables, prestressed loss, stress monitoring, tension method

中图分类号:

TB332

王梓豪, 李承高, 咸贵军, 白洁, 熊浩, 许国文. 预应力碳纤维复合材料索增强混凝土T梁预应力损失研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(3): 44-52.

WANG Zihao, LI Chenggao, XIAN Guijun, BAI Jie, XIONG Hao, XU Guowen. Research on stress loss of prestressed carbon fiber composite cable reinforced concrete T beam[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(3): 44-52.

参考文献

[1] 董宇, 江世永, 宋荣基, 等. 预应力CFRP筋T形梁受弯性能试验及变形分析[J]. 后勤工程学院学报, 2014, 30(3): 18-23.
[2] 韩娟, 刘伟庆, 方海. 纤维增强树脂基复合材料在土木基础设施领域中的应用[J]. 南京工业大学学报(自然科学版) , 2020, 42(5): 543-554.
[3] 黄正猛. 体外CFRP预应力筋RPC梁的受力性能研究[D]. 湖南: 湖南大学, 2018.
[4] 李剑锋, 陈刚, 彭艺刚, 等. CFRP筋混凝土研究综述[J]. 山西建筑, 2013, 39(17): 97-98.
[5] 孙泽阳, 郑忆, 吴刚. 钢-连续纤维复合筋及其增强混凝土结构研究现状[J]. 南京工业大学学报(自然科学版), 2021, 43(4): 425-434.
[6] WANG X, XU P, WU Z, et al. A novel anchor method for multi-tendon FRP cable: Concept and FE study[J]. Composite Structures, 2015, 120: 552-564.
[7] 李承高, 郭瑞, 黄翔宇, 等. 碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)拉挤板材的楔形-挤压锚固机制[J]. 南京工业大学学报(自然科学版), 2021, 43(3): 358-365.
[8] 高丹盈, 李趁趁, 朱海堂. 纤维增强塑料筋混凝土梁荷载挠度曲线的简化计算方法[C]//第二届全国土木工程用纤维增强复合材料(FRP)应用技术学术交流会. 昆明: 中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土分会纤维增强塑料(FRP)及工程应用专业委员会, 313-317.
[9] 欧进萍, 王勃, 何政. CFRP加筋混凝土梁的力学性能试验与分析[J]. 土木工程学报, 2005(12): 8-12, 31.
[10] 唐小林. CFRP筋混凝土梁抗弯性能的试验研究[D]. 南宁: 广西大学, 2005.
[11] 程君. 体外预应力CFRP筋混凝土连续梁疲劳性能研究[D]. 南京: 东南大学, 2017.
[12] 王作虎, 杜修力, 刘晶波. 预应力碳纤维增强材料筋混凝土梁的应力损失研究[J]. 工业建筑, 2011, 41(10): 29-32.
[13] 杨剑. CFRP预应力筋超高性能混凝土梁受力性能研究[D]. 湖南: 湖南大学, 2007.
[14] 彭良吉. 预制CFRP筋预应力混凝土T梁标准化设计研究[D]. 重庆: 重庆交通大学, 2018.
[15] RIZKALLA S, TADROS G. FRP for prestressing of concrete bridges in canada[J]. ACI Special Publication, 2003, 75-90.
[16] 薛伟辰. 新型FRP筋预应力混凝土梁试验研究与有限元分析[J]. 铁道学报, 2003(5): 103-108.
[17] 吴丽丽, 耿大林, 岳岩松, 等. 体外预应力CFRP筋自密实混凝土梁的预应力损失[J]. 复合材料科学与工程, 2021(6): 26-33.
[18] SAADATMANESH H, TANNOUS F E. Long-term behavior of aramid fiber reinforced plastic (AFRP) tendons[J]. Aci Materials Journal, 1999, 96(3): 297-305.
[19] SAADATMANESH H, TANNOUS F E. Relaxation, creep, and fatigue behavior of carbon fiber reinforced plastic tendons[J]. Aci Materials Journal, 1999, 96(2): 143-153.
[20] ZOU P X W. Long-term properties and transfer length of fiber-reinforced polymers[J]. Journal of Composites for Construction, 2003, 7(1): 10-19.
[21] GUNNARSSON A. Bearing capacity, relaxation and finite element simulation for prestressed concrete beams reinforced with BFRP tendons[D]. Iceland: Reykjavik University, 2013.
[22] SHI J, WANG X, HUANG H, et al. Relaxation behavior of prestressing basalt fiber-reinforced polymer tendons considering anchorage slippage[J]. Journal of Composite Materials, 2017, 51(9): 1275-1284.
[23] 杨龙. 碳纤维拉索锚具及水浸环境对其疲劳性能的影响研究[D]. 桂林: 桂林理工大学, 2020.
[24] 朱万旭, 杨龙, 朱世聪, 等. 碳纤维筋束多级锥体锚具的设计和试验研究[J]. 工业建筑, 2020, 50(8): 177-181.
[25] 纤维增强复合材料筋混凝土桥梁技术标准: CJJ/T280—2018[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2018.
[26] 张攀. 碳纤维复合材料平行束索及锚具受力性能与设计方法研究[D]. 北京: 清华大学, 2014.
[27] 冯博. 大吨位FRP拉索锚固体系及长期性能研究[D]. 南京: 东南大学, 2019.
[28] 吴敬宇. 碳纤维拉索锚固体系及其性能研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2018.

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Research on stress loss of prestressed carbon fiber composite cable reinforced concrete T beam

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[1]	卢春玲, 袁国华, 黄东发, 王强. 自锁/楔片式锚具下碳纤维布加固RC圆柱预应力损失[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(8): 5-14.
[2]	吴丽丽, 耿大林, 岳岩松, 杨家琦. 体外预应力CFRP筋自密实混凝土梁的预应力损失[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(6): 26-33.
[3]	张翔宇, 刘荣桂, 谢甫哲, 谢桂华. CFRP索弦支穹顶预应力张拉锚具试验研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2018, 0(10): 5-11.