玻璃纤维筋溷凝土梁裂缝和挠度的特点及计算方法.pdfVIP

水 利 学 报 2001年 8月 SHUILI XUEBAO 第8期 文童编号:0559-9350(2001)08-0053-06 玻璃纤维聚合物筋混凝土梁裂缝和 挠度的特点及计算方法 高丹盈，，赵 军’，B.Brahi扩 11.郑州大学，河南 郑州 450002;2.舍布茹克大学，加拿大魁北克 JIK2R1) 摘 要:通过62根玻璃纤维聚合物筋混凝土梁和钢筋混凝土梁的弯曲试验，探讨了玻璃纤维聚合物筋混凝土梁 的正截面受力性能.以这些试验结果为基础，本文重点分析了玻璃纤维聚合物筋类型、配筋率对裂缝间距、宽 度以及梁挠度的影响，建议了适合于玻璃纤维聚合物筋混凝土梁特点的裂缝宽度和挠度的计算方法. 关链词:玻璃纤维聚合物筋 (GFRP);混凝土;梁;裂缝宽度;挠度 中圈分类号:TU528.58 文献标识码 :A 实际工程应用表明，钢筋腐蚀所引起的钢筋混凝土结构的耐久性破坏是土木工程中最普遍、最主 要的问题之一 因此，如何提高钢筋混凝土结构的耐久性，是土木工程界一直在努力解决的问题.近 年来，欧洲、北美、日本等发达国家开始用纤维增强聚合物筋取代建筑钢筋用于增强混凝土结构，试 图从根本上解决由钢筋腐蚀所引起的土木工程的耐久性问题.纤维聚合物筋 (FiberReinforcedPolymer Rebar)是以纤维 (如玻璃纤维、碳纤维，聚芳基酞胺纤维等)为增强材料，以合成树脂 (如不饱和 聚醋树醋、环氧树脂、乙烯基醋树脂).为基体材料，并掺人适量辅助剂 (如交联单体、引发剂、促进 剂、蚀变剂、阻燃剂、阴聚剂、填料、颜料等)经拉挤工艺和特殊的表面处理形成的一种新型复合材 料.其优点是耐腐蚀、强度高、重量轻、耐电磁.使用纤维聚合物筋代替传统钢筋增强混凝土，需要 进一步研究纤维聚合物筋混凝土梁弯曲性能及其设计方法，以保证足够的安全度，避免灾害性破坏. 对于钢筋混凝土梁，ACI318M-%规定截面的弯面强度必须小于其75%平衡破坏时的弯曲强度以确保 安全.这使得钢筋在混凝土压坏前已经屈服，保证了梁的延性破坏形式.由于纤维聚合物筋的高抗拉 强度、低弹性模量及破坏之前的线弹性，使得用纤维聚合物筋等量代替钢筋会引起较大的挠度和裂缝 宽度，也使弯曲强度有一定程度的提高.另一方面，纤维聚合物筋混凝土梁的弯曲破坏只能是脆性 的，它的发生是由混凝土被压碎或者是纤维聚合物筋被拉断的结果.这些特性要求对现行的钢筋混凝 土弯曲理论和相应的计算公式进行修正，提出适合于纤维聚合物筋混凝土梁性能的计算方法.作者进 行了62根玻璃纤维聚合物筋混凝土梁和钢筋混凝土梁受弯性能的试验研究，本文以这些试验结果为 基础，分析玻璃纤维聚合物筋类型和配筋率对裂缝间距、宽度以及梁挠度的影响，初步探讨适合于玻 璃纤维聚合物筋混凝土梁特点的裂缝宽度和挠度的计算方法. 1 试验研究 1.1试验材料 试验中使用了3种玻璃纤维聚合物筋 (GFRP)，即Isorod,Kodiak和C-bar.Isorod GFRP筋是由加拿大Pultraul公司制造的，它由纵向连续的E一玻璃纤维和一种热固性的聚合物树脂通 收稿 日期:2000-08-24 基金项目:国家自然科学基金资助项目. 作者简介:高丹盈 (1962-)，男，河南三门峡人，博士，郑州大学教授. 过拉挤工艺和表面处理制成，得到的纤维聚合物筋的表面由玻璃纤维束螺旋缠绕，并用聚合物树脂包 裹，形成类似变形钢筋的齿，以提高与混凝土的粘结性能.这种类型的玻璃纤维聚合物筋的表面还经 常粘结一层具有一定大小和分布的砂砾进一步提高与混凝土的粘结性能.KodiakGFRP筋由美国Inter- nationalGrating公司生产，也是由E一玻璃纤维和聚合物树脂组成.少量的螺旋状纤维缠绕着纵向纤维， 其作用是使纤维聚合物筋的表面具有一定的变形以提高粘结性能.由MarshallIndustriesComposites公 司生产的E一玻璃纤维聚合物筋，简称C-bar，看起来象环氧树脂覆盖的钢筋，与传统螺纹钢筋的外型 相似.这3种玻璃纤维聚合物筋分别用于受拉纵筋，它们的主要物理力学性能见表1. 直径为6mm和lOmm的传统钢筋用作梁的受