复合钢板对GFRP-混凝土组合梁性能的影响.pdf

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1、���/������2012�������������������������������������������������复合钢板对GFRP-混凝土组合梁性能的影响*���,���,���(大连理工大学土木工程学院，大连116024)摘要:����GFRP-������������������,�������,������������,�������GFRP/�-������������GFRP-��������,������,������GFRP�����,���U���(�������)�����������(���������������)�GFRP-��

2、���������,��������GFRP����������CFRP����������,�����,GFRP-�����������������关键词:FRP;��;GFRP-������;����中图分类号:TB332;TU398文献标识码:A钢材锈蚀是影响钢筋混凝土结构和钢结构的最切模量的钢板，即呈"U"形复合钢板(在GFRP箱梁主要的问题之一，这不仅影响结构的正常使用和寿的双腹板和下翼缘中同时复合钢板)，如图1(c)所［1］命，还造成大量的安全和事故隐患�上世纪80年示�由于CFRP的弹性模量也远大于GFRP，复合单代末至本世纪初，纤维增强复合材料(FR

3、P)在土木向CFRP同样也能有效提高整个截面的抗弯刚度�行业得到了长足的发展，并以其高强,轻质,耐腐蚀因此，可在GFRP箱梁下翼缘中以相同方式复合单［2�4］等优异的特点受到工程师们的青睐�然而纯向CFRP层，即GFRP/CFRP-混凝土组合梁，如图1FRP结构却存在着初期投入大和刚度低等缺点�为(b)所示�了充分发挥FRP的优势，弥补其劣势，许多学者都提出了将FRP与传统建筑材料-混凝土相结合的组［5�7］�合结构尽管FRP-混凝土组合结构能克服纯FRP结构的一些缺点，但并不能从根本上改善纯FRP材料弹性模量低(尤其GFRP)�剪切模量小等缺点�钢材在具有弹性模量

4、高,剪切模量大等优点的同时还有强度低,自重大,易腐蚀等缺点�将两者对比，不难发现FRP材料与钢材具有极强的互补性，将GFRP-混凝土组合结构中的FRP材料与钢材复合，能扬长避短，优势互补，可最大限度地发挥两种材料的优势�对于图1(a)所示的GFRP-混凝土组合梁截面形式:上部混凝土层主要承压，下部GFRP箱梁主要受拉，GFRP腹板承受主要剪力，其设计一般都是刚度控制�为了提高GFRP-混凝土组合梁的整体抗弯图1组合梁截面示意图Fig.1Cross-sectionofcompositebeams刚度，可在GFRP箱梁下翼缘中复合具有高弹性模量的钢板，即GFRP/钢-混

5、凝土组合梁，如图1(b)所为了考察复合钢板后钢板体积比(复合部位处示;考虑到GFRP箱梁腹板的抗剪性能较差，为了提钢板体积与总体积之比)对GFRP-混凝土组合梁性高其抗剪能力，还可在GFRP腹板中复合具有高剪能的影响，本文将以某一特定GFRP-混凝土组合梁收稿日期:2012-07-30基金项目:国家自然科学基金项目(50908030);"十二五"国家科技支撑计划项目(2011BAK02B03和2011BAJ09B03);中国博士后科学基金特别资助项目(201003620)作者简介:李耘宇(1984-)，男，博士生�1�����GFRP-���������������

6、��������������������������������������������为例，通过理论计算的方法，分析在下部GFRP箱梁1.2GFRP-混凝土组合梁的相关计算公式的下翼缘,腹板和U形部位(双腹板和下翼缘)中复在结构工程中所用的GFRP材料一般为正交各合钢板后钢板体积比对GFRP-混凝土组合梁性能的向异性，这与各向同性的材料有很大的不同�因此，影响，同时对比分析在GFRP箱梁下翼缘中复合单GFRP-混凝土组合梁与钢-混凝土组合梁在计算上会向CFRP的情况，为进一步深入研究GFRP/钢-混凝有很大的不同�下面简单介绍一下本文涉及到的相土组合梁性能提供参考

7、�关计算公式�1GFRP-混凝土组合梁特性(1)混凝土层被压碎时在弯曲荷载作用下，本文所选的GFRP-混凝土1.1GFRP-混凝土组合梁尺寸与材料特性［2］组合梁可能发生多种失效模式，为简化分析，本文为了考核复合钢板后钢板体积比对GFRP-混凝仅考虑上部混凝土层被压碎一种失效模式�假设土组合梁性能的影响，本文选取某一特定GFRP-混GFRP-混凝土组合梁在失效前一直处于弹性阶段，凝土组合梁为例，组合梁的截面形式如图1所示，梁混凝土处于非线性阶段，且GFRP翼缘与混凝土之高�为300mm，梁宽�为150mm，组合梁的计算跨径间为理想连接，则失效时中和轴到混凝土层下