钢筋混凝土作为一种优良的传统建筑材料被广泛应用于现代工程结构中,而处在恶劣环境中的钢筋混凝土结构(如在沿海建筑、桥梁结构等)则存在耐久性方面的问题。目前,为了解决上述问题,用纤维塑料筋(Fiber Reinforced polymer bars简称FRP筋)来代替钢筋,由于它具有高强、轻质、耐腐蚀等优点,自上世纪90年代以来就得到了土木工程界的普遍接受,并成为研究的热点之一。土木工程中常用的FRP筋有三种：玻璃纤维筋(GFRP)、碳纤维筋(CFRP)和芳纶纤维筋(AFRP)。 为了给FRP筋混凝土结构设计提供参考,分别对FRP筋混凝土简支梁和预应力FRP筋混凝土简支梁的受弯承载力设计进行了理论研究。由于FRP筋为线弹性材料,所在FRP筋和预应力FRP筋混凝土构件承载时不具有屈服阶段,正是因为这一特性,提出了基于应变的FRP筋和预应力FRP筋混凝土结构的承载力设计理论。并运用已有试验数据进行了验证,证明了推导的计算方法的科学性与可行性。 本文基于已有的试验研究数据,对美国规范ACI440中FRP筋混凝土梁的效惯性矩计算公式的参数进行修正,推导出适合于CFRP筋、GFRP筋和预应力AFRP筋混凝土梁的有效惯性矩计算公式,再根据材料力学挠度计算公式,分别求得不种类FRP筋及预应力FRP筋混凝土梁的挠度。 本文应用ANSYS有限元程序,分别对4根FRP筋混凝土简支梁和6根预应力AFRP筋混凝土梁进行了非线性有限元分析。对于FRP筋混凝土梁(2根GFRP筋混凝土梁和2根CFRP筋混凝土梁),考虑了不同种类FRP筋对梁体受力性能的影响。计算结果表明,弹性模量高的CFRP筋混凝土梁相对于弹性模量低的GFRP筋混凝土梁,在荷载作用下其挠度小于后者。对于预应力AFRP筋混凝土梁,考虑了配筋率、控制应力、预应力筋的布筋形式等因素对梁体受力性能的影响。计算结果表明,配筋率大构件的承载力也大；提高预压应力,能够提高开裂荷载和极限荷载；与曲线束预应力筋构件相比,直线束预应力筋构件的极限承载能力高。最后,将计算结果与试验结果进行了比较,二者吻合较好,说明了ANSYS有限元软件对FRP筋和预应力FRP筋混凝土梁进行有限元数值模拟分析是可行的。