玻璃纤维(GFRP)筋混凝土构件裂缝及变形计算研究

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玻璃纤维筋(简称GFRP筋)是以连续玻璃纤维组成的复合材料。传统的钢筋混凝土结构由于钢筋易腐蚀的原因,其应用受到许多限制,而采用强度高、耐腐蚀性能好的GFRP筋替代普通钢筋是一条有效的防腐途径。然而,由于GFRP筋的弹性模量低、具有线弹性的应力-应变关系、横向抗剪强度低以及其混凝土间的粘结性能有较大的区别等原因,使GFRP筋混凝土构件的计算和设计方法不能适用于GFRP筋混凝土结构。通过试验和国内外理论分析,研究GFRP筋混凝土构件的裂缝计算及变形等。本论文以“GFRP筋在围护桩盾构端头井结构中应用研究”的室内试验部分为依托,通过模型试验、理论分析、有限元计算分析等方法对GFRP筋混凝土结构裂缝和变形形态进行了研究,得出了裂缝和挠度的计算公式,最后通过试验和有限元计算的数据对计算公式进行验证。本文的主要研究内容和成果如下:1.通过对钢筋和GFRP筋混凝土梁的试验研究,重点分析GFRP筋混凝土裂缝的宽度和挠度,及观测梁破坏时的裂缝形态和变形形态,分析了GFRP筋混凝土裂缝宽度及挠度与承载力的变化规律等。2.从钢筋混凝土梁裂缝问题研究入手,结合试验结果找出适合GFRP筋混凝土梁裂缝宽度的计算方法,并进行计算公式的推导,最后得出合理有效的裂缝宽度计算方法以及计算公式,并通过试验数据验证其可靠性。3.对GFRP筋混凝土梁进行变形形态分析,研究GFRP筋梁的破坏形态。从钢筋混凝土梁挠度问题研究入手,结合GFRP筋混凝土梁试验数据得出合理有效的计算方法以及计算公式,并通过试验数据验证其可靠性,再通过有限元计算进行论证。4.应用有限元计算软件ADINA,对GFRP筋混凝土梁进行非线性有限元分析,把有限元计算结果与试验结果、理论公式计算结果进行对比分析,验证理论公式和设计参数的可靠性。
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