玻璃纖維（GFRP）筋混凝土構(gòu)件斜截面抗剪性能及工程設(shè)計(jì)研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著混凝土結(jié)構(gòu)數(shù)量的不斷增多和使用期的增加，混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋腐蝕造成的結(jié)構(gòu)耐久性降低和結(jié)構(gòu)破壞己逐漸成為一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。用玻璃纖維(GFRP)筋代替混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋是解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效辦法。國(guó)內(nèi)對(duì)GFRP筋混凝土結(jié)構(gòu)的研究，大部分只是關(guān)注其正截面的破壞，對(duì)其斜截面破壞研究的很少。因此，開(kāi)展GFRP筋混凝土梁的斜截面抗剪性能的研究，是具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 本文從理論、試驗(yàn)、有限元分析、工程應(yīng)用四個(gè)方面對(duì)

2、GFRP筋混凝土結(jié)構(gòu)斜截面抗剪性能進(jìn)行了研究，得出了一系列斜截面承載力公式，并進(jìn)行了說(shuō)明、分析、相互驗(yàn)證。本文的主要研究?jī)?nèi)容和成果如下： 1.介紹了目前混凝土結(jié)構(gòu)斜截面抗剪能力的研究現(xiàn)狀；從混凝土破壞準(zhǔn)則、構(gòu)件變形協(xié)調(diào)條件以及平衡方程等關(guān)系中，得出GFRP筋混凝土梁斜截面承載力的理論計(jì)算公式。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果和非線(xiàn)性有限元計(jì)算結(jié)果的驗(yàn)證，證實(shí)了該系列理論計(jì)算公式對(duì)于發(fā)生剪壓破壞的GFRP筋混凝土梁，其計(jì)算結(jié)果具有一定的正確性和可靠

3、性。 2．介紹了GFRP筋混凝土梁斜截面受剪性能試驗(yàn)；通過(guò)對(duì)斜截面應(yīng)力的分析，驗(yàn)證了混凝土破壞時(shí)符合最大主拉應(yīng)力準(zhǔn)則，即斜截面混凝土最大主拉應(yīng)力值超過(guò)了混凝土抗拉強(qiáng)度，構(gòu)件斜截面出現(xiàn)裂縫；通過(guò)變化主筋類(lèi)型、主筋面積、截面尺寸、剪跨比以及箍筋間距，對(duì)比不同試件的破壞形式、開(kāi)裂荷載、極限荷載，分析影響GFRP筋混凝土梁斜截面承載力的因素；探討GFRP筋混凝土梁斜截面裂縫及撓度的特征，提出斜裂縫和撓度的計(jì)算公式，并通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果分析，確

4、定了計(jì)算公式中的相關(guān)系數(shù)。 3．通過(guò)有限元軟件ADINA，對(duì)GFRP筋混凝土梁進(jìn)行非線(xiàn)性有限元分析；介紹了在ADINA有限元軟件中，對(duì)建模方法、單元選取、材料本構(gòu)關(guān)系的定義、求解方法等講行了詳細(xì)說(shuō)明；把有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果、理論公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證理論公式和設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性。 4．對(duì)GFRP筋混凝土構(gòu)件斜截面抗剪能力的工程設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，得出其設(shè)計(jì)公式，確定GFRP筋對(duì)混凝土抗剪能力影響系數(shù)α，為0.67

5、7，GFRP箍筋的極限抗拉應(yīng)變?yōu)?.002，修正了截面限制條件和最小配箍率條件，從而指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)；介紹了GFRP筋的一個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例：為了解決盾構(gòu)法施工中端頭井圍護(hù)樁存在的問(wèn)題，用GFRP筋代替盾構(gòu)端頭井圍護(hù)樁中的鋼筋，安全、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)，具有很大的優(yōu)越性：通過(guò)對(duì)GFRP筋在盾構(gòu)端頭井圍護(hù)樁中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，確定GFRP筋混凝土構(gòu)件斜截面抗剪能力的工程設(shè)計(jì)公式的可行性。 最后，對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，指出了本文的創(chuàng)新點(diǎn)及值得進(jìn)一步研