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GFRP筋混凝土桥面板剪切承载力理论算法研究.pdf
GFRP筋混凝土桥面板剪切承载力理论算法研究 2014年12月
GFRP筋混凝土桥面板剪切承载力理论算法研究
郑 愚,孙璨,杨健彬,邓拓
(东莞理工学院建筑工程系,广东东莞 523808)
摘要:采用玻璃纤维复合筋(GFRPBar)材代替钢筋能够有效解决传统钢筋混凝土桥面结构由于钢筋锈蚀所引起的结构
功能退化问题。过去试验研究表明在FRP筋混凝土桥面承受集中荷载作用下,冲切破坏模式是一种常见的破坏模式。本次
研究采用现有规范及已经发表抗冲切承载力计算模型对多组混凝土桥面板试验结果进行冲切承载力预测。通过与试验结果
对比发现,由于大多数理论模型是基于简支构件试验结果建立的经验公式,其无法准确计算FRP筋混凝土桥面结构的冲切承
载力。笔者前期建立的GFRP筋混凝土桥面板承栽力理论方法考虑了拱效应的作用,计算结果与试验结果有较好的吻合。理
论分析中发现,由于较高配筋率和较小跨高比,大部分GFRP筋混凝土桥面板发生剪切破坏而非弯切破坏。因此本文建立了
简化的GFRP筋混凝土板剪切承载力计算方法,该模型计算结果与多个试验结果吻合良好。
关键词:GFRP;混凝土桥面板;冲切承载力;理论算法
中图分类号:TB332文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2014)12—0084—07
1 引 言 发生在筋材断裂之前,这导致了变形和裂缝宽度通
基于国内外已有的研究成果及广泛共识,将纤 常成为桥面结构设计的控制因素,也使得结构破坏
维增强复合材料筋(FRP筋)合理地应用于新建混时将需要吸收较高的能量限101。因此以混凝土顶部
凝土结构特别是桥梁结构设计中替代易锈蚀的钢筋 压碎和平截面假定的抗弯承载力计算方法作为FRP
是可行的¨’2|,这也是在工程领域中应用和发展新 筋混凝土桥面结构的承载力计算方法并不准
型、环保、高性能建筑材料的基本趋势之一。而由于 确‘10,11]。
FRP筋抗拉性能远高于承压能力,因此将FRP筋作
为受拉筋应用于混凝土梁、板及预应力构件中最具
合理性及推广应用价值∞J。
由于传统的钢筋混凝土桥梁面板较小的保护层
厚度、除冰盐直接作用在其表面和长期承受交通荷
载容易造成混凝土开裂等特点,钢筋锈蚀问题尤为
严重H’5J。因此目前FRP筋在新建混凝土桥梁结构
中较多地作为桥面结构的增强配筋材料使用,在美 \\雩怎始//
国和加拿大相关研究和工程应用已经超过20年mJ。 \7f℃拶/
如图1所示,实际桥面构件通常承受均布线性荷载
和集中面积荷载,这导致了结构的破坏模式分为以
下三种:①单向弯曲破坏;②单向受剪破坏;③双向
冲剪(冲切)破坏J。而过去对FRP筋混凝土构件
的研究大部分集中在FRP筋混凝土构件的抗弯性 笔者前期研究中发现,由于常规面板的高FRP
能和粘结滑移关系。由于FRP筋受拉的应力应变 筋配筋率、FRP筋的高抗拉强度、FRP筋混凝土桥
表现近似线弹性,与钢筋存在屈服点不同,其破坏十 面板较小的跨高比以及压缩薄膜效应的影响,FRP
分突然。因此现行的FRP筋混凝土设计规范¨刊通 筋混凝土桥面结构的破坏模式通常为剪切破坏(见
过增加受拉区的配筋率来保证受压区混凝土的破坏 图2),而并非现行设计考虑的抗弯破坏Ⅲ1。由于
收稿日期:2014—10—08
作者简介:郑愚,男,副教授,博士,主要从事结构耐久性、结构数值模拟、复合材料方面的研究,zhengy@dgut.edu.cn。
No.,12
I蓬tP/ClVl、?豹141
万方数据
2014年第12期 玻璃钢/复合材料 85
FRP材料与钢材材料性能上的差异,FRP筋混凝土果建立的理论算法并没有考虑拱效应对面板抗冲切
结构中混凝土对抗剪性能的贡献并不同于钢筋混凝 承载性能的影响,因此无法准确反映结构真实工作
土结构¨引。因此,FRP筋混凝
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