發(fā)布時(shí)間：2020-11-11 08:52

　　 玻璃纖維增強(qiáng)塑料(Glass Fiber Reinforced Plastic,簡(jiǎn)稱GFRP)筋抗拉強(qiáng)度高、抗腐蝕性能優(yōu)越且價(jià)格較便宜,輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕性能好、經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),兩者結(jié)合使用可更好的解決鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋腐蝕、耐久性較差的缺點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于FRP筋輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)的研究資料較少,為便于在工程實(shí)踐中推廣應(yīng)用,有必要對(duì)其受力性能進(jìn)行研究。本文以GFRP筋高強(qiáng)輕骨料混凝土梁受彎性能試驗(yàn)為依托,對(duì)其兩點(diǎn)對(duì)稱靜力加載下受彎性能進(jìn)行分析,并提出了適用于FRP筋高強(qiáng)輕骨料混凝土梁的設(shè)計(jì)方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:1.完成了9根GFRP筋高強(qiáng)輕骨料混凝土梁與鋼纖維輕骨料混凝土梁的受彎性能試驗(yàn),并與鋼筋輕骨料混凝土梁受彎性能進(jìn)行了對(duì)比。研究表明:相比鋼筋輕骨料混凝土梁,GFRP筋輕骨料混凝土梁的受彎剛度較小,相同荷載作用下裂縫開展較快、裂縫寬度較寬且開展高度較高;摻入鋼纖維可有效改善GFRP筋輕骨料混凝土梁的受彎性能,主要表現(xiàn)為:提高構(gòu)件極限承載力約21.9%;增大構(gòu)件受彎剛度,從而減小梁的撓度,使其基本滿足正常使用狀態(tài)要求;減小荷載作用下裂縫寬度,但仍超過(guò)正常使用極限狀態(tài)下的規(guī)范限值;相比鋼筋輕骨料混凝土試件,GFRP筋輕骨料混凝土梁受彎延性較差,摻入鋼纖維對(duì)其延性有所改善;但隨著縱筋配筋率的增加,鋼纖維對(duì)GFRP筋輕骨料混凝土梁受彎性能的改善效果逐漸減弱。2.基于《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料建設(shè)工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB 50608-2010),考慮輕骨料混凝土與普通混凝土性能的差異,修正了GFRP筋輕骨料混凝土梁撓度與裂縫寬度計(jì)算公式;根據(jù)GFRP筋鋼纖維輕骨料混凝土梁受彎試驗(yàn)結(jié)果,考慮鋼纖維對(duì)其受彎性能的影響,提出了GFRP筋鋼纖維輕骨料混凝土梁受彎撓度與裂縫寬度的修正計(jì)算公式。3.通過(guò)對(duì)FRP筋輕骨料混凝土受彎構(gòu)件的計(jì)算模型進(jìn)行分析,考慮受壓鋼筋在FRP筋輕骨料混凝土梁中的作用,以及鋼纖維對(duì)輕骨料混凝土受拉區(qū)的影響,建立了FRP筋輕骨料混凝土受彎構(gòu)件極限承載力統(tǒng)一計(jì)算公式,并對(duì)FRP筋輕骨料混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計(jì)提出建議。4.在FRP筋鋼纖維輕骨料混凝土梁受彎撓度與裂縫寬度修正計(jì)算公式基礎(chǔ)上,考慮受彎過(guò)程中撓度與裂縫各自的發(fā)展形態(tài),分別分析了影響其正常使用撓度、裂縫寬度要求的因素,定義了安全儲(chǔ)備系數(shù),并提出了綜合滿足正常使用狀態(tài)撓度與裂縫寬度要求的FRP筋輕骨料混凝土受彎構(gòu)件設(shè)計(jì)方法。論文完成的相關(guān)工作,可為FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供試驗(yàn)依據(jù),同時(shí)豐富高強(qiáng)輕骨料混凝土的相關(guān)試驗(yàn)資料,促進(jìn)輕骨料混凝土在國(guó)內(nèi)工程中的實(shí)際應(yīng)用,對(duì)FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)和輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)在工程實(shí)踐中的應(yīng)用都具有重要的理論意義。
【學(xué)位單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TU37
【部分圖文】：

山區(qū)、高原眾多，地形復(fù)雜，山谷、大河、深溝等地貌普遍，跨越能力卓越且經(jīng)濟(jì)實(shí)用性良好的大跨橋梁得到了快速發(fā)展，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，因鋼筋腐蝕、混凝土開裂等因素造成橋梁耐久性不足的現(xiàn)象十分普遍。解決混凝土橋梁耐久性問題，對(duì)推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善國(guó)計(jì)民生具有重要意義。纖維增強(qiáng)材料(Fiber-Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱 FRP)是由多股連續(xù)長(zhǎng)纖維采用基底材料（如聚酰胺樹脂、聚乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂等）膠合后，經(jīng)過(guò)特制的模具擠壓、拉拔成型的。根據(jù)所用纖維種類的不同，可分為芳綸纖維增強(qiáng)筋(AFRP)、玄武巖纖維增強(qiáng)筋(BFRP)、碳纖維增強(qiáng)筋(CFRP)以及玻璃纖維增強(qiáng)筋(GFRP)等[1]。FRP 材料由于材料性能上的優(yōu)勢(shì)，可制成棒狀、板狀和網(wǎng)格狀等，替代鋼筋作為一種新型混凝土結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋，可從根本上解決鋼筋銹蝕問題。其中，GFRP 筋的抗拉強(qiáng)度高，抗腐蝕性能極好，價(jià)格相對(duì)低廉，且熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，非常適合作為鋼筋的替代材料與混凝土結(jié)合使用。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì) GFRP 筋混凝土梁已進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論分析，在工程實(shí)踐中已有初步應(yīng)用，但在材料選擇方面主要集中在普通混凝土上。

山區(qū)、高原眾多，地形復(fù)雜，山谷、大河、深溝等地貌普遍，跨越能力卓越且經(jīng)濟(jì)實(shí)用性良好的大跨橋梁得到了快速發(fā)展，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，因鋼筋腐蝕、混凝土開裂等因素造成橋梁耐久性不足的現(xiàn)象十分普遍。解決混凝土橋梁耐久性問題，對(duì)推動(dòng)我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善國(guó)計(jì)民生具有重要意義。纖維增強(qiáng)材料(Fiber-Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱 FRP)是由多股連續(xù)長(zhǎng)纖維采用基底材料（如聚酰胺樹脂、聚乙烯樹脂、環(huán)氧樹脂等）膠合后，經(jīng)過(guò)特制的模具擠壓、拉拔成型的。根據(jù)所用纖維種類的不同，可分為芳綸纖維增強(qiáng)筋(AFRP)、玄武巖纖維增強(qiáng)筋(BFRP)、碳纖維增強(qiáng)筋(CFRP)以及玻璃纖維增強(qiáng)筋(GFRP)等[1]。FRP 材料由于材料性能上的優(yōu)勢(shì)，可制成棒狀、板狀和網(wǎng)格狀等，替代鋼筋作為一種新型混凝土結(jié)構(gòu)加強(qiáng)筋，可從根本上解決鋼筋銹蝕問題。其中，GFRP 筋的抗拉強(qiáng)度高，抗腐蝕性能極好，價(jià)格相對(duì)低廉，且熱膨脹系數(shù)與混凝土接近，非常適合作為鋼筋的替代材料與混凝土結(jié)合使用。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì) GFRP 筋混凝土梁已進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究和理論分析，在工程實(shí)踐中已有初步應(yīng)用，但在材料選擇方面主要集中在普通混凝土上。

圖 2.1 GFRP 筋材性試驗(yàn)加載裝置 表 2.5 GFR名義直徑/mm 實(shí)測(cè)直徑/mm 14 13.77 10 9.87 2.1.3 試件設(shè)計(jì)與制作2.1.3.1 試件設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了 10 根輕骨料混凝土試根為鋼筋輕骨料混凝土梁，以混凝土種類表 2.6 GFRP 筋組別 試件編號(hào)混凝土強(qiáng)度f(wàn)c'/MPa有效高h(yuǎn)0/m1LC-S-4#10 60.17 245.0LC-G-4#10 48.66 245.0LC-G-3#14 43.39 243.1
【參考文獻(xiàn)】

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3 李炳宏;江世永;飛渭;;基于撓度控制方法的BFRP筋混凝土梁抗彎設(shè)計(jì)[J];長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年06期

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8 薛偉辰;鄭喬文;楊雨;;纖維塑料筋混凝土梁撓度的計(jì)算方法[J];水利學(xué)報(bào);2008年07期

9 李幗昌;劉濤;;GFRP筋輕骨料混凝土梁的試驗(yàn)研究[J];沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年06期

10 張鵬;薛偉辰;李冰;鄧宇;;FRP筋混凝土梁變形計(jì)算與控制研究[J];廣西工學(xué)院學(xué)報(bào);2006年04期

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3 陳德伍;CFRP增強(qiáng)混凝土梁正截面抗彎性能研究[D];重慶交通大學(xué);2009年

4 歸強(qiáng);輕骨料混凝土受彎梁力學(xué)性能試驗(yàn)研究[D];天津大學(xué);2008年

5 曾德光;FRP筋混凝土梁的受彎性能試驗(yàn)研究和理論分析[D];東南大學(xué);2005年

本文編號(hào)：2878998