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探討纖維增強(qiáng)材料運(yùn)用于土木工程

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時間:2015-12-19 18:44【

 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度與纖維的種類有關(guān),一般地抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度都很高,相對的抗拉強(qiáng)度高于抗壓強(qiáng)度。例如玻璃纖維增強(qiáng)聚合筋的抗拉強(qiáng)度是在550MPa到896MPa之間,而其抗壓強(qiáng)度卻是在317MPa到470MPa之間。但是芳綸纖維增強(qiáng)聚合筋的抗拉強(qiáng)度高抗壓強(qiáng)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?yàn)榭估瓘?qiáng)度高,在工程結(jié)構(gòu)中,增強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jì)算的主要參數(shù)。開裂是因?yàn)榛炷恋臉O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(yàn)研究有很多,理論和實(shí)踐應(yīng)用都趨于成熟,相關(guān)的計(jì)算方法、公式也己列入規(guī)范中。但是,纖維增強(qiáng)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(yàn)研究階段。因此,本章進(jìn)行纖維增強(qiáng)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(qiáng)聚合筋混凝土梁和鋼筋混凝土梁受彎性能的試驗(yàn)研究得出了適合于纖維增強(qiáng)聚合物筋混凝土梁脆性破壞特征的受彎承載力的計(jì)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(qiáng)聚合筋混凝上梁受彎承載力的計(jì)算方法與計(jì)算公式具有一定的參考價值。本章在試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,研究了與鋼筋混凝土梁抗裂度計(jì)算公式相協(xié)調(diào)的纖維增強(qiáng)聚合筋混凝土梁正截面抗裂度的計(jì)算方法,推導(dǎo)出相關(guān)的計(jì)算公式,在今后的相關(guān)結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域里有一定參考價值。
 
      近年來人們對工程項(xiàng)目的安全性要求越來越高,在某些特殊環(huán)境下,傳統(tǒng)的鋼材和砌塊已經(jīng)很難滿足結(jié)構(gòu)承載力要求。本文在有限的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,研究了混凝土梁正截面受力性能,通過對纖維增強(qiáng)聚合筋混凝土梁正截面受力性能比較系統(tǒng)的研究得到了一些結(jié)論。
  本文研究的主要成果為:
  a)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為脆性材料,抗拉強(qiáng)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(qiáng)度影響較大,表現(xiàn)在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度隨纖維直徑的變化而變化。
  b)纖維增強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)的大小。根據(jù)現(xiàn)行混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論,深入的研究了纖維增強(qiáng)聚合筋混凝土梁正截面受彎性能,建立了纖維增強(qiáng)聚合筋混凝土梁正截面抗裂度的計(jì)算公式。
  本文對纖維增強(qiáng)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(qiáng)聚合物筋混凝土梁的試驗(yàn)研究的缺乏,使一些計(jì)算系數(shù)還需要通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行推算,而且本文提出的計(jì)算方法也需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)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(qiáng)聚合物筋混凝土梁正截面承載力的計(jì)算模式,但還需要通過纖維增強(qiáng)聚合物筋混凝土軸心、偏心受拉構(gòu)件的試驗(yàn)來驗(yàn)證計(jì)算方法的合理性;
  b)從理論上建立了纖維增強(qiáng)聚合物筋混凝土梁矩形正截面承載力的計(jì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)復(fù)合材料的成本也是值得深入研究的。
  纖維增強(qiáng)復(fù)合材料作為一種有發(fā)展?jié)摿Φ慕ㄖ牧?,具有高?qiáng)、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(bǔ)充。隨著人們對纖維增強(qiáng)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(qiáng)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(shí)際工程中。