探討纖維增強材料運用于土木工程
纖維增強復(fù)合材料的抗拉強度與纖維的種類有關(guān),一般地抗拉強度、抗壓強度都很高,相對的抗拉強度高于抗壓強度。例如玻璃纖維增強聚合筋的抗拉強度是在550MPa到896MPa之間,而其抗壓強度卻是在317MPa到470MPa之間。但是芳綸纖維增強聚合筋的抗拉強度高抗壓強度都高,在受到相對較低的應(yīng)力下呈現(xiàn)類似屈服的特性。因為抗拉強度高,在工程結(jié)構(gòu)中,增強纖維材料一般用于受彎構(gòu)件的受拉區(qū)內(nèi)作為受拉筋,有時在潮濕環(huán)境中,也加固受到腐蝕的混凝土結(jié)構(gòu)。
衡量纖維增強聚合筋混凝土梁正截面抗裂性能的主要指標(biāo)之一是抗裂度??沽讯纫彩抢w維增強聚合物筋混凝土梁裂縫寬度、撓度及其預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件力學(xué)性能計算的主要參數(shù)。開裂是因為混凝土的極限拉應(yīng)變很小,在荷載作用下受拉區(qū)混凝土全部開裂,使構(gòu)件的剛度降低,變性增大。目前,國內(nèi)外對鋼筋混凝土梁正截面抗裂度的試驗研究有很多,理論和實踐應(yīng)用都趨于成熟,相關(guān)的計算方法、公式也己列入規(guī)范中。但是,纖維增強聚合物筋還屬于新型材料,對其性能的相關(guān)研究很少,大多還處于試驗研究階段。因此,本章進(jìn)行纖維增強聚合物筋混凝土梁正截面抗裂度的研究。本章是基于62根玻璃纖維增強聚合筋混凝土梁和鋼筋混凝土梁受彎性能的試驗研究得出了適合于纖維增強聚合物筋混凝土梁脆性破壞特征的受彎承載力的計算方法,對建立與我國現(xiàn)行的結(jié)構(gòu)規(guī)范相銜接的纖維增強聚合筋混凝上梁受彎承載力的計算方法與計算公式具有一定的參考價值。本章在試驗數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,研究了與鋼筋混凝土梁抗裂度計算公式相協(xié)調(diào)的纖維增強聚合筋混凝土梁正截面抗裂度的計算方法,推導(dǎo)出相關(guān)的計算公式,在今后的相關(guān)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計領(lǐng)域里有一定參考價值。
本文研究的主要成果為:
a)纖維增強復(fù)合材料為脆性材料,抗拉強度高,破壞時變形小,其應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為線性關(guān)系。復(fù)合材料的力學(xué)性能與組成物的性質(zhì)、含量緊密相關(guān),通常纖維的體積含量對整個材料的強度影響較大,表現(xiàn)在纖維增強復(fù)合材料的抗拉強度隨纖維直徑的變化而變化。
b)纖維增強聚合筋配筋率對開裂彎矩的影響不大。當(dāng)截面開裂時,縱向纖維增強聚合筋所受的應(yīng)力很小,其混凝土梁的開裂彎矩的大小主要取決于混凝土抗拉強的大小。根據(jù)現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計理論,深入的研究了纖維增強聚合筋混凝土梁正截面受彎性能,建立了纖維增強聚合筋混凝土梁正截面抗裂度的計算公式。
本文對纖維增強聚合物筋混凝土構(gòu)件正截面受彎承載力進(jìn)行了研究。在研究的過程中,由于理論分析的局限和國內(nèi)外有關(guān)纖維增強聚合物筋混凝土梁的試驗研究的缺乏,使一些計算系數(shù)還需要通過大量的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行推算,而且本文提出的計算方法也需要大量的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行驗證,因此,本文的研究工作還應(yīng)從以下幾方面繼續(xù)完善:
a)雖然系統(tǒng)地研究了纖維增強聚合物筋混凝土梁正截面承載力的計算模式,但還需要通過纖維增強聚合物筋混凝土軸心、偏心受拉構(gòu)件的試驗來驗證計算方法的合理性;
b)從理論上建立了纖維增強聚合物筋混凝土梁矩形正截面承載力的計算模式,但對其它截面形式,如T形截面、L形截面,還需進(jìn)一步的研究;
c)需要深入研究纖維增強聚合物筋在預(yù)應(yīng)力粘結(jié)錨固系統(tǒng)中的應(yīng)用方法;
d)預(yù)應(yīng)力纖維增強聚合物筋混凝土構(gòu)件的受力性能和應(yīng)用方法也需要進(jìn)一步的研究;
e)價格過高限制了纖維增強復(fù)合材料在土木工程中的廣泛應(yīng)用,所以如何降低纖維7結(jié)論增強復(fù)合材料的成本也是值得深入研究的。
纖維增強復(fù)合材料作為一種有發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖ牧?,具有高強、耐腐蝕、電絕緣性、徐變小、抗磁性等性質(zhì),是傳統(tǒng)的建筑材料(鋼材與混凝土)的一個重要補充。隨著人們對纖維增強復(fù)合材料及相應(yīng)的混凝土結(jié)構(gòu)的性能、應(yīng)用前景等認(rèn)識的深入,纖維增強復(fù)合材料會越來越廣泛應(yīng)用于上木工程中,其結(jié)構(gòu)形式也將會越來越多的應(yīng)用于實際工程中。
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