組合式FRP箱形型材-混凝土組合梁抗剪性能研究.pdf

1、近年來(lái)，由于我國(guó)海洋戰(zhàn)略的實(shí)施和基礎(chǔ)設(shè)施耐久性亟待提升的重大需求，高耐久性橋梁結(jié)構(gòu)的應(yīng)用規(guī)模非常巨大[1-2]。FRP型材因具備輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕、無(wú)磁性等特征，逐漸應(yīng)用在建筑和橋梁結(jié)構(gòu)上。由于純FRP型材結(jié)構(gòu)存在成本過(guò)高、彈性模量較低以及剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其抗拉強(qiáng)度等缺點(diǎn)，更多學(xué)者開(kāi)始研究FRP型材-混凝土組合結(jié)構(gòu)。結(jié)合以往研究成果，本文設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)用組合式FRP箱形型材-混凝土組合梁，能夠?qū)崿F(xiàn)更大的截面慣性矩和抗彎剛度。在這種結(jié)構(gòu)中，混凝

2、土承擔(dān)上部壓力作用，組合式FRP箱形型材承擔(dān)下部拉力作用。為保證兩種材料能更好的一起工作，組合式FRP箱形型材與混凝土的連接十分關(guān)鍵。
　　本文首先通過(guò)雙面推剪試驗(yàn)研究不同組合界面方式FRP型材-混凝土組合界面的抗剪切性能。試驗(yàn)共設(shè)計(jì)了15個(gè)組合試件，采用了3種界面方式：濕粘結(jié)界面（WB）、剪力鍵界面（SK）與剪力鍵-濕粘結(jié)界面（SK-WB）。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的分析，對(duì)比不同界面FRP型材-混凝土組合界面的抗剪切承載力、粘結(jié)強(qiáng)度

3、以及FRP型材和混凝土之間的相對(duì)滑移等。同時(shí)對(duì)FRP型材-混凝土組合界面的抗剪切性能及粘結(jié)滑移關(guān)系進(jìn)行理論分析，提出了不同組合界面抗剪強(qiáng)度、極限承載力、滑移計(jì)算公式等。試驗(yàn)表明：雙面推剪試件均出現(xiàn)了界面剝離。采用SK粘結(jié)強(qiáng)度比WB粘結(jié)強(qiáng)度高，SK-WB粘結(jié)強(qiáng)度比單一方式界面的粘結(jié)強(qiáng)度高，且組合界面粘結(jié)強(qiáng)度與剪力鍵個(gè)數(shù)和間距有關(guān)。FRP板-混凝土粘結(jié)強(qiáng)度和FRP型材-混凝土粘結(jié)強(qiáng)度存有差異。
　　其次，本文研究了靜力作用下不同界面方

4、式組合式FRP箱形型材-混凝土簡(jiǎn)支梁的抗剪性能。對(duì)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程和破壞模式做了詳細(xì)描述，并研究分析了組合梁的承載力、荷載與撓度關(guān)系、荷載與應(yīng)變關(guān)系等。研究發(fā)現(xiàn)，組合梁承載力比組合式FRP箱形型材承載力提高了1.2倍，抗彎剛度增大了1.8倍。三種界面方式中，SK-WB抗滑移效果最優(yōu)，其次是WB和SK界面。本次試驗(yàn)出現(xiàn)2種破壞形式：混凝土層加載處剪切破壞和組合式FRP箱形型材腹板中部出現(xiàn)縱向裂縫。
　　針對(duì)組合式FRP箱形型材腹板發(fā)生的

5、破壞，本文采用碳纖維布對(duì)其進(jìn)行加固處理，并對(duì)加固后組合梁再次進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)比分析了加固前后對(duì)組合梁的承載力、破壞形式、荷載-位移關(guān)系以及荷載與應(yīng)變關(guān)系等。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用CFRP布加固能增強(qiáng)組合梁承載力（1.5倍）。加固后WB抗彎剛度保持不變，SK-WB抗彎剛度比加固前提高了1.4倍。加固后組合梁的破壞模式表現(xiàn)為組合式FRP箱形型材腹板和翼緣交接處縱向剪切破壞。
　　最后，基于平截面假定建立組合式FRP箱形型材-混凝土組合梁的受力分析