玻璃纖維（GFRP）筋在盾構端頭井圍護樁中的應用研究.pdf

1、為解決在盾構端頭井盾構進、出洞時盾構切割傳統(tǒng)的鋼筋混凝土圍護樁困難、工藝復雜和安全性差等問題而采用的一種混凝土結構物新型加強筋材料-GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋(玻璃纖維筋)。與鋼筋相比，GFRP筋具有抗拉強度高、抗腐蝕性能好、無磁性、質(zhì)量輕、熱傳導和電傳導能力低和可切割性容易等優(yōu)點。但是GFRP筋物理、力學性能與鋼筋差異很大，它的彈性模量小，是典型的脆性材料，直到斷裂前應力-應變都表現(xiàn)出良

2、好的線性關系，因此傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構分析、設計和施工方法不能直接用于GFRP筋混凝土結構。目前我國對GFRP筋混凝土的研究僅僅停留在起步的試驗階段。 本文在“GFRP筋混凝土構件力學性能試驗研究”的研究成果的基礎上，分析推導圓形截面構件受彎的應力計算式，通過圍護樁室內(nèi)模型試驗得出的數(shù)據(jù)結果建立有限元模型加以分析并優(yōu)化配筋，最后通過火車南站和后子門這兩個現(xiàn)場試驗點的研究分析，檢驗GFRP筋圍護樁現(xiàn)場應用的安全性，本文的主要研究內(nèi)

3、容和研究結果如下： 1.在現(xiàn)有混凝土結構設計規(guī)范的基礎上提出圓形截面鋼筋構件抗彎、抗剪承載力及裂縫寬度的計算式；將GFRP筋換算成等效的GFRP環(huán)從而推導圓形截面構件筋材應力公式和截面彎矩計算公式，并通過模型試驗的實驗結果分析驗證公式的準確性。 2.利用GFRP筋混凝土構件力學性能試驗研究成果，確定玻璃纖維筋圍護樁為受壓破壞的設計原則，使其在破壞的過程中表現(xiàn)出一定的延性特征。通過GFRP筋圍護樁結構模型試驗，分析鋼筋混凝

4、土圍護樁和玻璃纖維筋圍護樁承載力，觀察裂縫形態(tài)；通過對承載力及撓度的分析，比較鋼筋樁與GFRP筋樁之間的不同。 3.通過有限元軟件ADINA，對GFRP筋樁和鋼筋樁進行非線性有限元分析；把有限元計算結果與試驗結果進行對比分析，驗證計算值和試驗值的一致性，并通過模擬計算改變配筋形式，進一步優(yōu)化圓形玻璃纖維筋圍護樁的配筋形式，得出圓形玻璃纖維筋維護樁纖維筋的最佳間距要求。 4.通過GFRP筋圍護樁在火車南站和后子門盾構拼裝井