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高強、耐腐蝕性能好、經(jīng)濟性優(yōu)良等優(yōu)點,兩者結合使用可更好的解決鋼筋混凝土結構鋼筋腐蝕、耐久性較差的缺點。目前國內外對于FRP筋輕骨料混凝土結構的研究資料較少,為便于在工程實踐中推廣應用,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計方法。主要研究內容如下: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:提高構件極限承載力約21.9%;增大構件受彎剛度,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工程應用技術規(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件的設計提出建議。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件設計方法。論文完成的相關工作,可為FRP筋混凝土結構相關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試驗資料,促進輕骨料混凝土在國內工程中的實際應用,對FRP筋混凝土結構和輕骨料混凝土結構在工程實踐中的應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，對推動我國基礎設施建設、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構加強筋，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合使用。目前，國內外學者對 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，對推動我國基礎設施建設、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構加強筋，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合使用。目前，國內外學者對 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 試件設計與制作2.1.3.1 試件設計參數(shù)試驗共設計了 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