結(jié)合壓縮薄膜效應(yīng)對(duì)GFRP筋混凝土橋面板的研究.pdf

1、近幾年由于鋼筋銹蝕所導(dǎo)致的橋梁面板結(jié)構(gòu)功能退化的問題變得日益嚴(yán)重，而采用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)代替鋼筋被證實(shí)為一種有效解決途徑。然而傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法夸大了 GFRP筋材的彈性模量低和彈脆性的影響，導(dǎo)致了現(xiàn)有的 GFRP筋混凝土橋梁面板的建造成本較高，制約了這一具有良好耐久性能橋梁結(jié)構(gòu)的推廣。然而在過去的研究中表明，支撐梁、橫隔梁和外圍開裂板塊等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的共同作用導(dǎo)致混凝土橋梁面板受到了側(cè)向約束的作用。在側(cè)向約束剛度的作用下，混凝

2、土橋梁面板內(nèi)發(fā)生了壓縮薄膜效應(yīng)(Compressive Membrane Action—CMA)。這一結(jié)構(gòu)效應(yīng)能夠有效地提高橋梁面板的承載性能。
　　如今的橋梁工程中，鋼梁支撐混凝土板組合結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛采用。因此本文將采用這一組合結(jié)構(gòu)作為基本的分析模型，并采用 GFRP筋作為板內(nèi)的配筋材料。結(jié)合板內(nèi)的 CMA對(duì)這一鋼混結(jié)構(gòu)中的 GFRP筋混凝土橋梁面板結(jié)構(gòu)的工作性能進(jìn)行分析，主要進(jìn)行如下幾個(gè)方面的工作：
　　(1)對(duì)1:3比

3、例縮小的鋼混橋梁面板進(jìn)行靜力加載試驗(yàn)，測(cè)得結(jié)構(gòu)在各個(gè)加載階段的應(yīng)變、變形等數(shù)據(jù)，考察結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)性能，并分析結(jié)構(gòu)參數(shù)(支撐梁尺寸、混凝土強(qiáng)度、配筋率及配筋類型)變化對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　(2)分析橋面板在輪胎荷載作用下的工作性能，例如結(jié)構(gòu)的撓度和側(cè)向位移以及裂縫擴(kuò)展和破壞形態(tài)，揭示壓縮薄膜效應(yīng)在整個(gè)受力過程中的變化以及對(duì)結(jié)構(gòu)性能的影響。
　　(3)采用有限元軟件 ABAQUS對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了數(shù)值分析。通過比較數(shù)值分析結(jié)果

4、與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的吻合程度，較為充分的說明了所建立的數(shù)值模型的準(zhǔn)確性?；跍?zhǔn)確校核試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析結(jié)構(gòu)的破壞機(jī)理和應(yīng)力-應(yīng)變的分布規(guī)律。同時(shí)展開參數(shù)分析，研究各個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)鋼混 GFRP筋混凝土橋梁面板工作性能的影響。
　　(4)采用修正后的考慮了 CMA的橋梁面板的理論算法對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行了承載力計(jì)算。通過與現(xiàn)行各國設(shè)計(jì)方法計(jì)算結(jié)果的比較可以發(fā)現(xiàn)，結(jié)合了壓縮薄膜效應(yīng)的計(jì)算方法能夠更為準(zhǔn)確地反映出該結(jié)構(gòu)類型的承載性能。