玻璃纖維增強塑料(Glass Fiber Reinforced Plastic,簡稱GFRP)筋抗拉強度高、抗腐蝕性能優(yōu)越且價格較便宜,輕骨料混凝土具有輕質(zhì)高強、耐腐蝕性能好、經(jīng)濟性優(yōu)良等優(yōu)點,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。目前國內(nèi)外對于FRP筋輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)的研究資料較少,為便于在工程實踐中推廣應(yīng)用,有必要對其受力性能進行研究。本文以GFRP筋高強輕骨料混凝土梁受彎性能試驗為依托,對其兩點對稱靜力加載下受彎性能進行分析,并提出了適用于FRP筋高強輕骨料混凝土梁的設(shè)計方法。主要研究內(nèi)容如下:1.完成了9根GFRP筋高強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,并與鋼筋輕骨料混凝土梁受彎性能進行了對比。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,摻入鋼纖維對其延性有所改善;但隨著縱筋配筋率的增加,鋼纖維對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《纖維增強復合材料建設(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算公式;根據(jù)GFRP筋鋼纖維輕骨料混凝土梁受彎試驗結(jié)果,考慮鋼纖維對其受彎性能的影響,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算公式。3.通過對FRP筋輕骨料混凝土受彎構(gòu)件的計算模型進行分析,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)一計算公式,并對FRP筋輕骨料混凝土受彎構(gòu)件的設(shè)計提出建議。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算公式基礎(chǔ)上,考慮受彎過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)標準的制定提供試驗依據(jù),同時豐富高強輕骨料混凝土的相關(guān)試驗資料,促進輕骨料混凝土在國內(nèi)工程中的實際應(yīng)用,對FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)和輕骨料混凝土結(jié)構(gòu)在工程實踐中的應(yīng)用都具有重要的理論意義。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU37
【部分圖文】：

山區(qū)、高原眾多，地形復雜，山谷、大河、深溝等地貌普遍，跨越能力卓越且經(jīng)濟實用性良好的大跨橋梁得到了快速發(fā)展，發(fā)揮著越來越重要的作用。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，對推動我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善國計民生具有重要意義。纖維增強材料(Fiber-Reinforced Polymer，簡稱 FRP)是由多股連續(xù)長纖維采用基底材料（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筋(AFRP)、玄武巖纖維增強筋(BFRP)、碳纖維增強筋(CFRP)以及玻璃纖維增強筋(GFRP)等[1]。FRP 材料由于材料性能上的優(yōu)勢，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)加強筋，可從根本上解決鋼筋銹蝕問題。其中，GFRP 筋的抗拉強度高，抗腐蝕性能極好，價格相對低廉，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，國內(nèi)外學者對 GFRP 筋混凝土梁已進行了大量的試驗研究和理論分析，在工程實踐中已有初步應(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，地形復雜，山谷、大河、深溝等地貌普遍，跨越能力卓越且經(jīng)濟實用性良好的大跨橋梁得到了快速發(fā)展，發(fā)揮著越來越重要的作用。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，對推動我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、改善國計民生具有重要意義。纖維增強材料(Fiber-Reinforced Polymer，簡稱 FRP)是由多股連續(xù)長纖維采用基底材料（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筋(AFRP)、玄武巖纖維增強筋(BFRP)、碳纖維增強筋(CFRP)以及玻璃纖維增強筋(GFRP)等[1]。FRP 材料由于材料性能上的優(yōu)勢，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)加強筋，可從根本上解決鋼筋銹蝕問題。其中，GFRP 筋的抗拉強度高，抗腐蝕性能極好，價格相對低廉，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，國內(nèi)外學者對 GFRP 筋混凝土梁已進行了大量的試驗研究和理論分析，在工程實踐中已有初步應(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 筋材性試驗加載裝置 表 2.5 GFR名義直徑/mm 實測直徑/mm 14 13.77 10 9.87 2.1.3 試件設(shè)計與制作2.1.3.1 試件設(shè)計參數(shù)試驗共設(shè)計了 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 試件編號混凝土強度fc'/MPa有效高h0/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】

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本文編號：2878998