1、纖維增強塑料筋(FRP筋)是以纖維為增強材料,以合成樹脂為基體材料,并摻入適量輔助劑,經(jīng)拉擠成型技術和必要的表面處理所形成的一種新型復合材料,具有比強度高、耐腐蝕性能好、可設計性強、抗疲勞性能好、耐電磁等獨特優(yōu)點.從設計的觀點來看,近百年來的鋼筋混凝土的資料顯示,隨著結構跨度的擴大,FRP筋混凝土結構得到了初步研究,通常是比較鋼筋與FRP筋所反映的性能.FRP筋的應用依賴于其在荷載作用下的可靠性能.由于眾多的原因,FRP筋作為混凝土增強

2、材料替代鋼筋,一般可應用于有特殊性能要求和鋼筋易受到化學因素侵蝕的環(huán)境中.例如,FRP筋應用于支撐和圍繞磁共振成像醫(yī)療設備的混凝土中及工業(yè)頂棚、電設備、反應設備的基座、巖土工程中的錨桿、侵蝕性環(huán)境的混凝土結構等海洋工程、橋梁工程、路面工程、巖土工程、醫(yī)療及化工工程的建設. 為了推動FRP筋及其混凝土結構在工程中的廣泛應用,本文在山東省教育廳科技發(fā)展計劃(項目名稱:高性能碳纖維復合筋-CFRP筋的開發(fā)及利用,編號:01E06)的資

3、助下,通過對FRP筋的力學性能和FRP筋混凝土梁正截面受彎性能試驗數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析,結合現(xiàn)代鋼筋混凝土結構的分析方法,對FRP筋混凝土梁正截面受彎性能進行了深入的研究,初步建立了適合于FRP筋特點的FRP筋混凝土梁正截面受彎性能的理論計算方法,總結提出了FRP筋混凝土受彎構件的設計方法和設計時的注意事項. 主要研究成果如下: 1.在試驗研究的基礎上,繪出了FRP筋的應力.應變曲線,較好地反映了FRP筋的荷載作用下的線彈性關

4、系,測定了不同類型的FRP筋的各項力學性能指標. 2.試驗研究表明,表面光圓FRP筋由于與混凝土間粘結強度低,其混凝土梁易發(fā)生粘結滑移破壞,FRP筋被拔出,混凝土梁裂縫集中,撓度發(fā)展較快,不宜作為普通加強筋使用.表面粘砂FRP筋與混凝土間有良好的粘結性能,在混凝土破壞之前二者能共同受力,裂縫比較均勻分散,且截面應變符合平截面假定,可以作為普通混凝土加強筋使用.單一纖維筋替代鋼筋用于混凝土結構會發(fā)生無明顯預兆的脆性破壞,不像鋼筋混

5、凝土構件表現(xiàn)出良好的延性性能.根據(jù)配筋率的大小及對抗彎性能的影響,FRP筋混凝土梁的破壞模式可以分為三類:受拉破壞、平衡破壞及受壓破壞模式.FRP筋混凝土梁與普通鋼筋混凝土梁相比,裂縫開展較快,撓度變化較大,破壞為脆性破壞.無論是超筋破壞模式或適筋破壞模式,設計時應嚴格按照平截面假定進行計算.但從安全角度考慮,設計時應按受壓破壞模式計算. 3.建立了既適合于FRP筋混凝土梁特點,又與我國現(xiàn)行有關規(guī)范相協(xié)調(diào)的FRP筋混凝土梁的受彎

6、承載力的計算方法和計算公式,計算結果與試驗結果符合較好. 4.根據(jù)試驗研究結果,分析了FRP筋混凝土梁撓度的特點,按照剛度解析法的原理,結合FRP筋的特性,探討了FRP筋混凝土梁截面剛度的計算方法,初步建立了與鋼筋混凝土梁計算方法相銜接的FRP筋混凝土梁截面剛度的計算公式,提出了反映FRP筋的配筋率、彈性模量及與混凝土之間的粘結性能對剛度影響情況的剛度影響系數(shù)β<,f>;通過對β<,f>,公式中系數(shù)к的研究確定,可以較好地估計F

7、RP筋混凝土梁的撓度,本試驗結果顯示,對G-FRP筋:к=1.8左右;C-FRP筋:к=4左右. 5.參照鋼筋混凝土梁裂縫寬度的計算方法,根據(jù)試驗研究結果,分析了FRP筋混凝土梁裂縫的特點,建立了適應FRP筋混凝土梁特點的裂縫寬度計算公式,本試驗結果顯示,粘砂FRP筋:к<,ω>=0.48左右;光圓FRP筋к<,ω>=2.8左右,к<,ω>為裂縫寬度系數(shù).但是,不同表面類型的FRP筋к<,ω>值還需要進一步的研究. 6.