玻璃纖維（GFRP）筋在盾構(gòu)端頭井圍護(hù)樁中的應(yīng)用研究.pdf

1、為解決在盾構(gòu)端頭井盾構(gòu)進(jìn)、出洞時(shí)盾構(gòu)切割傳統(tǒng)的鋼筋混凝土圍護(hù)樁困難、工藝復(fù)雜和安全性差等問(wèn)題而采用的一種混凝土結(jié)構(gòu)物新型加強(qiáng)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(qiáng)度高、抗腐蝕性能好、無(wú)磁性、質(zhì)量輕、熱傳導(dǎo)和電傳導(dǎo)能力低和可切割性容易等優(yōu)點(diǎn)。但是GFRP筋物理、力學(xué)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(yīng)力-應(yīng)變都表現(xiàn)出良

2、好的線性關(guān)系，因此傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)和施工方法不能直接用于GFRP筋混凝土結(jié)構(gòu)。目前我國(guó)對(duì)GFRP筋混凝土的研究?jī)H僅停留在起步的試驗(yàn)階段。 本文在“GFRP筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能試驗(yàn)研究”的研究成果的基礎(chǔ)上，分析推導(dǎo)圓形截面構(gòu)件受彎的應(yīng)力計(jì)算式，通過(guò)圍護(hù)樁室內(nèi)模型試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)結(jié)果建立有限元模型加以分析并優(yōu)化配筋，最后通過(guò)火車(chē)南站和后子門(mén)這兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)點(diǎn)的研究分析，檢驗(yàn)GFRP筋圍護(hù)樁現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的安全性，本文的主要研究?jī)?nèi)

3、容和研究結(jié)果如下： 1.在現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基礎(chǔ)上提出圓形截面鋼筋構(gòu)件抗彎、抗剪承載力及裂縫寬度的計(jì)算式；將GFRP筋換算成等效的GFRP環(huán)從而推導(dǎo)圓形截面構(gòu)件筋材應(yīng)力公式和截面彎矩計(jì)算公式，并通過(guò)模型試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析驗(yàn)證公式的準(zhǔn)確性。 2.利用GFRP筋混凝土構(gòu)件力學(xué)性能試驗(yàn)研究成果，確定玻璃纖維筋圍護(hù)樁為受壓破壞的設(shè)計(jì)原則，使其在破壞的過(guò)程中表現(xiàn)出一定的延性特征。通過(guò)GFRP筋圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)，分析鋼筋混凝

4、土圍護(hù)樁和玻璃纖維筋圍護(hù)樁承載力，觀察裂縫形態(tài)；通過(guò)對(duì)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(guò)有限元軟件ADINA，對(duì)GFRP筋樁和鋼筋樁進(jìn)行非線性有限元分析；把有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)證計(jì)算值和試驗(yàn)值的一致性，并通過(guò)模擬計(jì)算改變配筋形式，進(jìn)一步優(yōu)化圓形玻璃纖維筋圍護(hù)樁的配筋形式，得出圓形玻璃纖維筋維護(hù)樁纖維筋的最佳間距要求。 4.通過(guò)GFRP筋圍護(hù)樁在火車(chē)南站和后子門(mén)盾構(gòu)拼裝井