作者简介
王作虎，博士，博士后，讲师，现任教于北京建筑大学土木与交通学院，主要从事于结构加固和大型复杂结构的施工过程模拟方面的研究。主持国家自然科学基金1项，北京市教委基金1项，参与国家自然科学基金重点项目和北京市自然科学基金多项。发表学术论文20余篇，其中EI检索13篇。
詹界东，博士，东北石油大学土木建筑工程学院教授，国家一级注册结构工程师，黑龙江省发改委评标专家库专家，黑龙江省建设工程专项施工方案论证专家。主要从事工程设计、预应力施工、项目管理和土木工程专业的教学和科研工作。参加国家“十一五”科技支撑项目、国家自然科学基金、黑龙江省自然科学基金项目、黑龙江省教育厅项目和省科技攻关项目等20余项，出版论著4部，发表科研论文20余篇，申请专利5项。
内容简介
本书通过具体的试验和理论分析结果，介绍了预应力纤维增强聚合物（FRP）筋混凝土结构关键力学性能的研究成果，旨在帮助读者具体了解预应力FRP筋混凝土结构的特点。本书系统介绍了FRP筋锚具的研制、预应力FRP筋混凝土梁的应力损失研究以及预应力FRP筋混凝土梁的抗弯、抗剪和抗震性能研究，提供了相关试验结果和理论分析结果。书中还论述了FRP筋组合式锚具的锚固机理、预应力FRP筋混凝土梁有限元非线性分析基本问题的讨论，提供了相关理论分析结果和有限元参数分析结果。本书内容具有系统性、理论性和实用性，可供土木类专业师生和广大科技人员参考。
目录
前言
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 ………………………………… 1 0
1 .4 .3 预应力 FRP筋混凝土梁的抗弯性能 ………………………………… 1 1
1 .4 .4 预应力 FRP筋混凝土梁的抗剪性能 ………………………………… 1 3
1 .4 .5 预应力 FRP筋混凝土梁的长期性能 ………………………………… 1 4
1 .5 主要研究内容…………………………………………………………… 1 5
第2章 FRP筋组合式锚具的锚固机理 ………………………………………… 1 8
2 .1 锚固系统的技术要求…………………………………………………… 1 8
2 .2 锚具系统的失效模式…………………………………………………… 2 0
2 .3 夹片 粘结型锚具的锚固机理 ………………………………………… 2 2
2 .3 .1 开发思路 …………………………………………………………… 2 2
2 .3 .2 锚固机理 …………………………………………………………… 2 3
2 .4 夹片 套筒型锚具的锚固机理 ………………………………………… 2 5
2 .4 .1 预紧时受力分析 …………………………………………………… 2 6
2 .4 .2 预紧卸载后受力分析 ……………………………………………… 2 7
2 .4 .3 锚固时受力分析 …………………………………………………… 2 8
2 .5 小结……………………………………………………………………… 2 9
第3章 FRP筋夹片 粘结型锚具的研制 ……………………………………… 3 1
3 .1 锚具设计与制作………………………………………………………… 3 1
3 .1 .1 锚具设计 …………………………………………………………… 3 1
3 .1 .2 锚具的加工制作 …………………………………………………… 3 2
3 .2 静载试验内容及方案…………………………………………………… 3 3
3 .2 .1 试验设备及测试内容 ……………………………………………… 3 3
3 .2 .2 加载程序 …………………………………………………………… 3 4
3 .3 第一批静载试验结果及分析…………………………………………… 3 5
3 .3 .1 试验试件 …………………………………………………………… 3 5
3 .3 .2 试验结果及分析 …………………………………………………… 3 6
3 .4 第二批静载试验结果及分析…………………………………………… 4 1
3 .4 .1 试验试件 …………………………………………………………… 4 1
3 .4 .2 试验结果及分析 …………………………………………………… 4 2
3 .5 动载试验………………………………………………………………… 4 4
3 .5 .1 试验内容及方案 …………………………………………………… 4 4
3 .5 .2 试验结果 …………………………………………………………… 4 6
3 .6 小结……………………………………………………………………… 4 8
第4章 FRP筋夹片 套筒型锚具的研制 ……………………………………… 5 0
4 .1 锚具设计与制作………………………………………………………… 5 0
4 .1 .1 锚具设计 …………………………………………………………… 5 0
4 .1 .2 加工制作 …………………………………………………………… 5 2
4 .2 静载试验内容及方案…………………………………………………… 5 4
4 .2 .1 试验设备及测试内容 ……………………………………………… 5 4
4 .2 .2 加载程序 …………………………………………………………… 5 5
4 .3 静载试验结果及分析…………………………………………………… 5 5
4 .3 .1 试验试件 …………………………………………………………… 5 5
4 .3 .2 试验结果 …………………………………………………………… 5 7
4 .3 .3 试验结果分析 ……………………………………………………… 6 1
4 .4 动载试验………………………………………………………………… 6 6
4 .4 .1 试验内容及方案 …………………………………………………… 6 6
4 .4 .2 试验结果 …………………………………………………………… 6 6
4 .5 小结……………………………………………………………………… 6 8
第5章 预应力FRP筋混凝土梁的应力损失研究 ……………………………… 7 0
5 .1 试件设计………………………………………………………………… 7 0
5 .2 FRP筋的张拉控制应力 ……………………………………………… 7 1
5 .3 FRP筋的预应力损失分析 …………………………………………… 7 2
5 .3 .1 锚具变形和预应力 FRP筋内缩引起的预应力损失 …………………… 7 2
5 .3 .2 预应力 FRP筋与孔道壁之间摩擦引起的预应力损失 ………………… 7 3
5 .3 .3 混凝土收缩徐变引起的预应力损失 ………………………………… 7 3
5 .3 .4 混凝土弹性压缩引起的应力损失 …………………………………… 7 4
5 .3 .5 预应力筋应力松弛损失 …………………………………………… 7 4
5 .3 .6 与钢绞线应力损失的比较…………………………………………… 7 5
5 .4 小结……………………………………………………………………… 7 6
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 ………… 7 8
6 .1 钢筋混凝土有限元模型的选择………………………………………… 7 8
6 .1 .1 分离式模型 ………………………………………………………… 7 8
·ⅳ· 预应力 FRP筋混凝土结构关键性能研究
6 .1 .2 组合式模型 ………………………………………………………… 7 8
6 .1 .3 整体式模型 ………………………………………………………… 7 9
6 .2 混凝土的开裂模拟……………………………………………………… 7 9
6 .3 预应力有限元的建模方法及比较……………………………………… 7 9
6 .3 .1 等效荷载法 ………………………………………………………… 8 0
6 .3 .2 实体力筋法 ………………………………………………………… 8 0
6 .4 材料单元和本构关系的选择…………………………………………… 8 1
6 .4 .1 混凝土 …………………………………………………………… 8 1
6 .4 .2 普通钢筋 …………………………………………………………… 8 3
6 .4 .3 预应力 FRP筋……………………………………………………… 8 4
6 .4 .4 预应力钢绞线 ……………………………………………………… 8 4
6 .4 .5 粘结单元 …………………………………………………………… 8 4
6 .5 非线性分析中其他问题的处理………………………………………… 8 5
6 .5 .1 非预应力筋的处理 ………………………………………………… 8 5
6 .5 .2 支座和加载点的处理 ……………………………………………… 8 5
6 .5 .3 加速收敛的方式 …………………………………………………… 8 6
6 .6 有限元结果与试验结果的对比………………………………………… 8 6
6 .6 .1 模型尺寸和材料性能 ……………………………………………… 8 7
6 .6 .2 体内有粘结预应力 FRP筋混凝土梁的有限元分析 …………………… 8 7
6 .6 .3 体内无粘结预应力 FRP筋混凝土梁的有限元分析 …………………… 9 1
6 .7 小结……………………………………………………………………… 9 5
第7章 预应力FRP筋混凝土梁抗弯性能的研究 ……………………………… 9 7
7 .1 预应力 FRP筋混凝土梁抗弯试验研究 ……………………………… 9 7
7 .1 .1 试验梁的设计 ……………………………………………………… 9 7
7 .1 .2 试验研究结果 …………………………………………………… 1 0 3
7 .1 .3 试验结果分析和比较 ……………………………………………… 1 1 2
7 .2 有粘结预应力 FRP筋混凝土梁抗弯承载力的计算 ………………… 1 1 6
7 .2 .1 抗弯承载力设计 …………………………………………………… 1 1 7
7 .2 .2 强度折减系数 …………………………………………………… 1 2 2
7 .3 无粘结预应力 FRP筋的极限应力计算 ……………………………… 1 2 3
7 .3 .1 现有的计算方法和主要计算公式…………………………………… 1 2 4
7 .3 .2 基于挠度的无粘结预应力筋的极限应力 …………………………… 1 2 7
7 .3 .3 各种公式的验证比较 ……………………………………………… 1 2 8
7 .4 体外预应力 FRP筋混凝土梁的承载力计算分析 …………………… 1 3 0
7 .4 .1 研究现状 ………………………………………………………… 1 3 0
目 录 ·ⅴ·
7 .4 .2 简化计算方法 …………………………………………………… 1 3 3
7 .4 .3 已有试验数据对计算公式的验证…………………………………… 1 3 5
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 …… 1 3 6
7 .5 .1 基本假定和破坏形态 ……………………………………………… 1 3 6
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 ……… 1 3 9
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 …… 1 4 1
7 .5 .4 公式的校核 ……………………………………………………… 1 4 4
7 .6 预应力 FRP筋混凝土梁抗弯性能有限元非线性分析 ……………… 1 4 5
7 .6 .1 有限元建模过程与求解 …………………………………………… 1 4 5
7 .6 .2 有限元结果分析 …………………………………………………… 1 4 9
7 .6 .3 参数分析 ………………………………………………………… 1 5 5
7 .6 .4 预应力 FRP筋的合理配置 ………………………………………… 1 5 7
7 .7 小结 …………………………………………………………………… 1 6 2
第8章 预应力FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究 …………………………… 1 6 4
8 .1 FRP筋混凝土梁抗剪性能的研究进展 ……………………………… 1 6 4
8 .1 .1 非预应力 FRP筋混凝土梁的抗剪性能……………………………… 1 6 5
8 .1 .2 预应力 FRP筋混凝土梁的抗剪性能 ……………………………… 1 6 8
8 .2 预应力 FRP筋无腹筋混凝土梁的抗剪试验研究 …………………… 1 6 9
8 .2 .1 试验梁的设计 …………………………………………………… 1 6 9
8 .2 .2 试验结果 ………………………………………………………… 1 7 1
8 .2 .3 试验结果分析和比较 ……………………………………………… 1 7 5
8 .3 有粘结预应力 FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪试验研究 …………… 1 7 6
8 .3 .1 试验梁的设计 …………………………………………………… 1 7 6
8 .3 .2 试验结果 ………………………………………………………… 1 7 7
8 .3 .3 试验结果比较和分析 ……………………………………………… 1 8 2
8 .4 无粘结预应力 FRP筋有腹筋混凝土梁的抗剪试验研究 …………… 1 8 6
8 .4 .1 试验梁的设计 …………………………………………………… 1 8 6
8 .4 .2 试验研究结果 …………………………………………………… 1 8 7
8 .4 .3 试验结果分析和比较 ……………………………………………… 1 9 2
8 .5 预应力 FRP筋混凝土梁抗剪承载力的计算 ………………………… 1 9 4
8 .5 .1 钢筋混凝土结构抗剪承载力分析方法的发展 ……………………… 1 9 5
8 .5 .2 预应力钢绞线混凝土结构抗剪性能的研究进展 …………………… 1 9 6
8 .5 .3 桁架+拱模型分析法 ……………………………………………… 1 9 7
8 .5 .4 各种规范公式计算结果与试验结果的比较 ………………………… 2 0 2
8 .5 .5 简化公式的提出 …………………………………………………… 2 0 3
·ⅵ· 预应力 FRP筋混凝土结构关键性能研究
8 .6 预应力 FRP筋混凝土梁抗剪性能的有限元模拟 …………………… 2 0 5
8 .6 .1 有限元建模过程与求解 …………………………………………… 2 0 5
8 .6 .2 有限元结果分析 …………………………………………………… 2 0 6
8 .7 预应力 FRP筋混凝土梁抗剪性能的有限元参数分析 ……………… 2 1 3
8 .7 .1 混凝土强度 ……………………………………………………… 2 1 3
8 .7 .2 剪跨比 …………………………………………………………… 2 1 4
8 .7 .3 配箍率 …………………………………………………………… 2 1 6
8 .7 .4 预应力 …………………………………………………………… 2 1 7
8 .7 .5 预应力筋的粘结情况 ……………………………………………… 2 1 7
8 .8 小结 …………………………………………………………………… 2 1 8
第9章 预应力FRP筋混凝土梁抗震性能的研究 …………………………… 2 2 0
9 .1 预应力 FRP筋混凝土梁抗震性能试验研究 ………………………… 2 2 0
9 .1 .1 试验梁的设计 …………………………………………………… 2 2 0
9 .1 .2 试验结果与分析 …………………………………………………… 2 2 4
9 .1 .3 试验研究结论 …………………………………………………… 2 3 3
9 .2 预应力 FRP筋抗震性能的有限元分析 ……………………………… 2 3 4
9 .2 .1 有限元建模过程与求解 …………………………………………… 2 3 5
9 .2 .2 有限元结果分析 …………………………………………………… 2 3 8
9 .3 有限元参数分析 ……………………………………………………… 2 4 2
9 .3 .1 预应力筋的种类 …………………………………………………… 2 4 2
9 .3 .2 预应力筋的配筋率 ………………………………………………… 2 4 3
9 .3 .3 非预应力筋的配筋率 ……………………………………………… 2 4 4
9 .3 .4 预应力度 ………………………………………………………… 2 4 5
9 .3 .5 混凝土强度 ……………………………………………………… 2 4 6
9 .3 .6 预应力筋的粘结情况 ……………………………………………… 2 4 6
9 .3 .7 初始张拉力 ……………………………………………………… 2 4 7
9 .4 预应力 FRP筋混凝土梁的恢复力模型 ……………………………… 2 4 8
9 .4 .1 恢复力模型的研究现状 …………………………………………… 2 4 8
9 .4 .2 预应力 FRP筋混凝土梁的恢复力模型计算 ………………………… 2 5 0
9 .4 .3 模型计算值与试验值的对比 ……………………………………… 2 6 0
9 .5 小结 …………………………………………………………………… 2 6 2
参考文献 …………………………………………………………………………… 2 6 5
