FRP-混凝土組合梁-橋面結(jié)構(gòu)試驗、分析與設(shè)計方法.pdf

1、纖維增強聚合物（FiberReinforcedPolymer,FRP）材料以其比強度高、比模量大、耐腐蝕、抗疲勞等特性而受到土木工程界的日益關(guān)注，近年來被廣泛地用于橋梁結(jié)構(gòu)以解決日益嚴(yán)重的鋼材銹蝕問題。然而，純FRP結(jié)構(gòu)卻存在初次投入大、剛度低、脆性破壞、強度利用率低等缺點。為了充分發(fā)揮各種材料的優(yōu)勢和解決上述問題，F(xiàn)RP-混凝土組合結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是一種最有效的組合形式。
　　本文以單車道簡支板式橋為背景，對FRP材料性能、FRP板與

2、混凝土粘結(jié)性能、FRP-混凝土組合梁/橋面結(jié)構(gòu)的基本力學(xué)性能與設(shè)計方法等方面，進(jìn)行了比較系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，對本文試驗所用FRP板進(jìn)行了拉伸、壓縮和面內(nèi)剪切試驗研究，并將試驗結(jié)果與理論預(yù)測值進(jìn)行了對比分析，同時利用基于等效能量法的雙線性模型擬合了實測的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，還闡述了多向FRP板熱膨脹系數(shù)的理論預(yù)測方法。
　　其次，通過90個FRP板條與混凝土塊的兩批單剪試驗，對4種FRP板與混凝土之間連接方式

3、（粘粗砂法、環(huán)氧膠粘結(jié)法、FRP剪力鍵法以及采用剪力鍵和粘粗砂的綜合法）的粘結(jié)性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，考察了這4種連接方式的粘結(jié)破壞特征和粘結(jié)-滑移關(guān)系，分析了多種因素對FRP板與混凝土間粘結(jié)性能的影響，并提出了FRP剪力鍵抗剪設(shè)計方法。試驗結(jié)果表明：4種優(yōu)化后的連接方式均可作為FRP-混凝土組合結(jié)構(gòu)中有效的組合界面連接措施。
　　第三，闡述了FRP材料與價格低廉的混凝土結(jié)合形成一種輕質(zhì)、耐腐蝕且價格相對便宜的組合梁的設(shè)計思路，詳

4、細(xì)介紹了該類型組合梁中可能發(fā)生的各種失效模式及其變形和剛度的計算方法，提出了用于組合梁初步設(shè)計的簡化分析方法，并給出了三種優(yōu)化失效模式下的設(shè)計步驟，同時討論了組合梁的擬延性特征，還給出了組合梁的設(shè)計算例。
　　第四，以單車道簡支板式橋面為背景，闡述了FRP-混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的設(shè)計荷載與設(shè)計準(zhǔn)則，對該組合橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步概念設(shè)計，詳細(xì)分析了組合橋面結(jié)構(gòu)中的各項參數(shù)：橋面高度、混凝土層厚度、FRP腹板厚度、FRP下翼緣厚度、FRP

5、上翼緣厚度、梁寬和FRP外包層厚度，并基于有限元分析得出了組合橋面結(jié)構(gòu)的最終設(shè)計方案。
　　第五，對1根純FRP梁、3根FRP-混凝土組合梁和1個單車道FRP-混凝土組合橋面結(jié)構(gòu)的1/3比例模型進(jìn)行了靜載（等效車輛荷載）試驗：彎曲非破壞試驗（中心彎曲與偏心彎曲）和彎曲破壞試驗，以檢驗其變形和強度是否滿足實際工程的要求，并了解了FRP-混凝土組合試件中各種連接的性能，同時考察了組合試件的極限抗彎承載力及其失效模式。研究表明：設(shè)計的組