GFRP筋与钢筋的混凝土板受弯性能对比试验

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1、第1期(总第144期)2010年2月中圄千放暑稚No．1(seriaINo．144)CHINAMUNIClPALENGINEERINGFeb．2010GFRP筋与钢筋的混凝土板受弯性能对比试验葛以衡1。叶可炯1，(1．上海市第二市政工程有限公司，上海王洪新1，朱大宇2200065；2．同济大学，上海200092)摘要：制作了尺寸为2300mm×1000mm×150mm的混凝土板，分别配有GFRP筋及直径相同的钢筋。对两种板做弯曲试验．并监测板的应变及变形情况。监测结果表明，混凝土开裂前板截面上的应变较小，截面变形符合平截面假定，并且．混凝土开裂荷载较为接近。当混凝土开裂之后，CFRP筋混凝土

2、板的挠度增长速度远比钢筋混凝十板快。CFRP筋混凝土板受弯变形发展分为两个阶段．fffi钢筋混凝土板受弯变形发展分为■个阶段。最后．GFRP筋混凝土板的破坏表现为GFRP筋被拉断；钢筋混凝十板的破坏表现为受压区混凝土被压碎。关键词：GFl冲筋；钢筋；混凝土板；受弯构件；纯弯对比试验中图分类号：TU599文献标识码：A文章编号：1004—4655(2010)01—0070—03玻璃纤维(GFRP)是轻质高强材料．但GFRP的剪切强度、层间托伸强度和层间剪切强度仅为其抗拉强度的5％～20％．而金属的剪切强度约为其拉伸强度的50％；GFRP筋弹性模量较低，一般只有钢筋的1／4～l／5。GFRP筋抗

3、剪强度非常低．如在地下连续墙的盾构机进出洞位置采用GFRP筋代替钢筋．盾构机可以直接切削围护墙实现进出洞作业。这样，就可以避免事前切断钢筋及凿除洞门的工作．也可以大大减少施工风险：墙后加同体的厚度可以大大减少。甚至不进行加固。节约成本。文献『1]介绍了盾构始发直接切削的地下连续墙采用的GFRP筋的性能、施工规范及检验标准以及在地下连续墙钢筋笼加工、吊装过程中的主要施I：技术方法。‘文献『21结合上海崇明长江隧道长兴岛岸边段盾构穿越地下墙进洞的T程实例．通过有限元的理论计算与实测数据的对比分析．介绍了GFRP筋代替钢筋的地下墙钢筋笼起吊新型桁架的施丁T艺。文献f31对GFRP筋地下连续墙进行了

4、施工全过程的有限元分析和现场监测．在此基础上进行了影响因素分析，并提出了设计和施工建}义。文献『4]采用4点弯曲的加载方法分别对相同配筋的GFRP筋轻骨料混凝土梁和钢筋轻骨料混凝土梁进行了静力学试验研究．得到了钢筋轻骨料混凝土梁和GFRP筋轻骨料混凝土梁的荷载一挠度曲线以及受压区混凝土最外层纤维和受拉主筋的应变变化。研究发现，钢筋轻骨料混凝土梁正截面强度的计算公式已不适用于GFRP筋轻骨料收稿日期：2009—12一03第一作者简介：葛以衡(1972一)，上海人。高级工程师，工程硕士，主要从事工程施工技术研究。70混凝土梁的正截面强度计算；在相同的荷载作用下。GFRP筋轻骨料}昆凝土梁的变形比

5、钢筋轻骨料混凝土梁的变形大．同时GFRP筋轻骨料混凝土梁不具有普通钢筋混凝土梁所具有的塑性铰的性质。本文给出的是尺寸为2300mm×l000mm×150mm的GFRP筋混凝土板与钢筋混凝土板的对比试验。研究结果与文献[4]的梁对比试验结果有相似之处。说明配有GFRP筋结构的力学性能具有普遍性。1试件制作1．1试件原材料和尺寸根据试验台尺寸．试件尺寸定为2300mm×l000I啪×150mm。采用双层双向配筋和C30混凝土浇筑。试件的配筋情况如图l所示。试验共制作6块同样尺寸的混凝土板．其中3块内配直径10mm的GFRP筋(编号为A一1、A一2、A一3)；另3块内配直径lOmm的钢筋(编号为B

6、一1、B一2、B一3)。保护层厚度均为15mm。此外。为了测定混凝土强度，在浇筑混凝土板试件的同时制作6块混凝土标准试块．在相同条件下进行养护。GFRP筋的极限强度凡=760MPa。弹性模量E=40．8×103MPa，截面积A。=84．34mmz．钢筋的屈服强度和弹性模量由实测得到，钢筋的屈服强度A=388MPa，弹性模量E=2×105MPa。c30琨凝±／【兰二三二丢L——肆3吨————J图1混凝土板试件配筋r引L中圄千跋工农葛以衡，叶可加J，王洪新，等：GFRP筋与钢筋的混凝士板受弯性能对比试验20lo年第1期1．2试件制作根据设计立模板，控制好模板、配筋偏差及混凝土浇捣质量．2试验设计

7、2．1测点布置板底和板侧表面刷白色石灰浆．并用墨线在构件表面画出50mm×50mm的方格。分别粘贴应变片。并在加载前安装位移计。监测点布置位置见图2。B，TjT，■●目●i625L525L525L62512300L曼，图2试验测试仪器安装2．2加载装置在板面l／3跨位置处布置了2个刚性垫块．长度为l000mm。通过分配梁和钢滚轴在垫块上施加集中荷载，使板在挚块范同内均匀受荷。施加的外荷载为Ⅳ．通过分配梁和钢滚