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纤维增强塑料／钢筋混凝土复合结构数值分析的非经典理论单元+ 曹志远孔凡峰 砌3 A ’ (同济大学上海200092) 摘要：基于等效非经典理论，奉文络出了FRP／RC构件的抗弯刚度、抗剪刚度计算公式，对FRP／RC复合结构建立了两 种非经典理论单元，并时一个比较典型的框架进行了分析．研究了FRP／RC复合结构的基本性能，论证了FRP／RC复合结构 敷值分析应该采用等效非经典理论。 关键诩： 复合材料／混凝土复合结构等效非经典理论 1引言 抗弯刚度D、抗剪刚度c的定义，可方便写出各种复 合梁的抗弯刚度和剪切刚度的算式。鉴于篇幅，本 纤维增强塑料(FaP)凭借其本身优异的性能，自 文在这里仅列出常见的对称环绕布层FRP／RC矩 开始在土木工程中的应用以来，很快得到美国、日本 及欧洲一些发达国家的高度重视，几十年来发展极其 形复合梁的算式(图1)。 迅速，体现出了强大的生命力和广阔的发展前景。 柏—上_1午 l I 综合而言，FRP／钢筋混凝土在土木工程中的应 用主要可分为两大类。一类是FRP加固钢筋混凝 土(Rc)结构。由于FRP具有可设计性、质量轻、耐 腐蚀、比强度大、抗疲劳性好以及阻隔电磁辐射等优 点，并且长度不受制作、运输等环节限制，能满足作 盘111I寸中 为加固材料的众多要求。所以首先在加固混凝土结 构中得到广泛应用。另一类是FRP与RC组合成 囤1 FRP／RC复台果截面 一种新型的原始建筑构件。FRP与混凝土完全共 抗弯刚度12j： 同作用，而没有类似于加固结构中存在的应力、应变 口=丘嗟+11 滞后效应，因此与前一类的力学模型与方法完全不 同。这一类的具体应用形式又可分为FRP增强(预2tr宣1(‰ (1) 应力)筋混凝土构件和FRP板壳外覆RC成新型复 合建筑构件等。由于FRP高强及做成棒材后与钢 筋的相似性，FRP增强(预应力)筋顺然得到了研究mGl2]sin220f} (20) 开发。而由FRP包覆Ac而成的新的结构构件，由 于FRP包覆RC结构具有美观、经济、耐腐蚀，近年来沿纤维方向和垂直纤维方向的弹性模量；G-z、卢12、 逐渐得到人们的关注…。实际上，FRP包覆Rc结构卢：1分别为FRP单雇平面内的剪切模量及泊桑比， 构件所具有的优点远不止这些[2]。目前对FRP包覆 Rc构件或结构的数值分析，仅国内同济大学赵健和 分为为第i层FRP的纤维与梁轴夹角及层厚；E。、‘ 薛元德【3’4。编制了FRP约束混凝土柱的专用程序，而为混凝土的弹性模量、截面惯性矩；n为FRP的层 实际工程应用更重要的是FRP／RC结构的数值分析，数；由于FRP包覆层很薄，可假定上下表层处于薄 本文对其数值分析方法进行了探讨。 膜应力状态，即忽略上下表层自身的抗弯刚度。 2 FRP／Rc复合结构分析的非经典理 (3) 剪切刚度㈨：c=竿+2{喜，可。㈤k 论双应 2，1 FRP／RC复合梁的刚度系数 而酉66‘‘’=二l{(El+E2—2p2l 根据复合材料力学及一般材料力学有关书籍和 mGl2cos220i}