由斜裂缝宽度控制的GFRP筋混凝土梁的抗剪设计方法

发布时间：2020-05-13 07:38

【摘要】：不腐蚀材料——玻璃纤维增强聚合物(GFRP)现已被用作混凝土结构的增强材料,以延长混凝土结构的使用寿命并降低维护成本。与钢筋具有不同物理性能的GFRP筋,抗拉强度大、弹性模量小、各向异性的材料性质使其抗剪切的强度低,具有脆性破坏的特性;当GFRP筋作为箍筋使用,会在箍筋弯曲段受力过大而产生纤维筋拉坏现象,同时GFRP筋混凝土梁在受剪试验中会产生很宽的斜裂缝。正是因为上述多种原因,导致GFRP筋混凝土梁的斜裂缝宽度在构件持荷阶段将有可能产生超出使用规定限值。对于建筑结构而言,在正常使用下的构件变形将明显影响使用舒适性。国内外对于GFRP筋混凝土抗剪斜裂缝研究甚少开展,仅有部分相应斜裂缝开展的定性研究,少有以斜裂缝宽度的作为设计研究,因此目前急需对此方面开展探讨。本文主要研究了GFRP筋混凝土梁的抗剪破坏的变形情况,并以斜裂缝宽度达到限值时的状态作为设计极限状态,通过收集大量的文献的试验数据,提出相应的设计理论及公式,并辅以有限元分析的研究方法进行分析。1)建立有限元分析模型。根据影响箍筋的参数设计多组别、多参数的有限元分析方案,建立GFRP筋混凝土梁的仿真模型,并且对GFRP筋混凝土梁的受剪性能进行影响参数因子分析。2)讨论斜裂缝宽度限值,并得到对应的箍筋应变值作为设计标准。参考国内外对斜裂缝宽度、GFRP箍筋应变的研究现状,得到GFRP筋混凝土梁抗剪计算的斜裂缝宽度与箍筋应变值的关系,并推导出GFRP筋混凝土抗剪构件在正常使用下箍筋应变设计值。3)将对GFRP筋混凝土梁的设计的箍筋应变值进行验证。对GFRP筋混凝土梁抗剪性能各方面进行试验和有限元和对比验证,通过6根梁的试验结果及5个有限元模型结果进行详细分析,参数对比。4)GFRP筋混凝土梁正常使用状态下的抗剪设计方法。基于现有的81根无腹筋GFRP筋混凝土梁及12根GFRP筋混凝土梁的抗剪试验,建立GFRP筋混凝土梁正常使用下的计算式,并根据GFRP箍筋应变限值得到设计方法。
【图文】：

只有少量的工程实例应用（比如桥梁加固、港口建设）。因此，，国内对 FRP 筋混凝土结构的应用研究正处于方兴未艾的境地。虽然如此，由于 FRP 筋的线弹性、延性差的物理性质，导致 FRP 筋混凝土结构具有脆性破坏的缺陷。基于以上多个与钢筋相反的材料性能，需要对 FRP 筋混凝土结构的承载能力极限状态以及正常使用极限状态的两个方面做进一步的实验与分析研究。特别是缺乏在正常使用条件下对 FRP 筋混凝土结构的设计研究[3]。

通过研究 FRP 筋混凝土梁的斜常使用下的抗剪计算公式，并以此的数量，满足 GFRP 筋混凝土构件（FRP）筋由两部分材料组成：增强中根据FRP材料不同，分为：玻璃纤维武岩纤维 BRFP 等，见图 1-2；基体些配合剂（如染料、触变剂等）。将热塑成型或热固成型，形成 FRP 筋
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9

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本文编号：2661621