玻璃纤维筋混凝土在东莞地铁工程中的设计与应用.pdf

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1、建筑设计与装饰广东建材2011年第6期玻璃纤维筋混凝土在东莞地铁工程中的设计与应用钟明(广东省重工建筑设计院有限公司)摘要：玻璃纤维筋(GFRP)在纤维纵向具有高抗拉强度，但其弹性模量较低，与普通混凝土构件相比，会产生较大的挠度和裂缝宽度。这种独特的各向异性高强材料可以作为连续墙配筋应用在盾构法或新奥法等隧道工程中，极大优化隧道施工的挖掘进程。本文通过介绍一个玻璃纤维筋用于地铁工程的设计实例，为相关工程提供经验。关键词：玻璃纤维筋；抗弯；抗剪；盾构本世纪初，玻璃纤维筋(GlassFiberreinforcedPolymer，简称GFRP)作为普通钢筋的替代品，在地铁车站、盾构井的围护结构设

2、计中得到了快速的发展。在盾构机穿越地下连续墙处，采用GFRP筋来构造，可以显著提高建设速度和施工安全度，节约工期和人工费，并且不易损伤盾构机的刀盘。此外，GFRP筋作为一种新材料，抗拉强度高，还具有良好的电、磁绝缘性，耐久性好，不易腐蚀。但是，GFRP筋的弹性模量和延性较低，与混示。凝土的粘结性能也与普通钢筋有很大区别。因此，用于钢筋混凝土结构的计算和设计方法不能适用于纤维筋混凝土结构。1玻璃纤维筋混凝土构件的设计理论1．1正截面受弯承载力计算计算的基本假定：(1)截面应变保持平面；(2)不考虑混凝土的抗拉强度；(3)混凝土的最大可压缩应变为0．003；(4)玻璃纤维筋在破坏前，其抗拉强度

3、是线弹性的；(5)混凝土和玻璃纤维筋存在良好的粘结性能。混凝土构件受力时的等效矩形应力图形如图l所一辟F--I—E《}图1等效矩形应力一应变分布图6结论根锚杆的抗拔作用。本文通过对锚杆受力进行有限元分析，根据锚杆受(3)针对本文工程实例，将群锚布置优化为梅花形锚力原理对传统的群锚布置方案进行优化，得出以下结杆布置，使每根锚杆的受力比较接近，能充分发挥其抗论：拔承载力，节约了45％的锚杆量。●(1)群锚中某一根锚杆收到张拉或处于工作状态时，相邻锚杆锚固段将受到影响。这种应力交互传递的群锚【参考文献】效应会导致群锚的总体锚固效率总是低于单根锚杆的[1]曾国机，王贤能，胡岱文_抗浮技术措施应用现

4、状分析[J]·地锚固效率。若假定地下室底板接近“绝对柔性”，则群锚-[F2]空贾fa]金,2青00，4宋,2二4祥(1)．滨：10海5-大10型9地下工程抗浮锚杆的设计与试验研布置方案是合理的。究[J]．岩土工程学报，2002，24(6)：769—771(2)锚杆所承受上拔力的大小与其变形相关，而不是[3]陈棠菌，王贤能．抗浮锚杆应力一应变状态的线弹性理论分析与其从属面积绝对相关。地下室底板的厚度往往较大，[J]．岩土力学，2006，27(11)：2033—2036平面外刚度不容忽视。此时梅花形锚杆布置方案较群锚[4]崔京浩．锚固抗浮设计的几个关键问题[J]．特种结构，布置方案更符合锚杆的

5、实际受力机理，更能充分发挥每2000，17(1)：9-14——40——一口广东建材2011年第6期建筑设计与装饰对于GFRP筋混凝土构件来说，它的破坏形态均为脆性破坏。GFRP筋变形增大所引起的混凝土受压破坏，与适筋混凝土梁的破坏基本类似，具有预兆性。为此，需将构件设计为受压破坏的超筋结构。为保证结构安全，应满足乘以一个折减系数后构件的设计抗弯强度值大于荷载乘以分项系数后计算得出的弯矩值，即应满足式(1)：巾M。≥Ml，(式1)式中：当配筋率p，≤pfb(p伯为临界配筋率)时，由-0·5；当Pfb

6、坏，需使配筋率不低于临界配筋率，即需使P，>P他。GFRP筋增强混凝土构件的配筋率为Pr2彘。由文献⋯，临界配筋率P岛2毛e；』，而毛。=B。／[1+e，。(￡。。吨，)。1】，代入得：P佑=13，f’。￡。。E，ffu￡。。Ef+ff。。为补偿GFRP筋在延性上的不足，并考虑复合材料的性质在个体上的差异和构件承受荷载的分散性，还应乘以一个修正系数，取为0．85t2J，则GFRP筋的临界配筋率可表示为：1Pfb一--'O．85每寺‰c削二孝靠拭2)式中：Ef为GFRP筋弹性模量；毛。为截面的界限相对受压区高度；ffu为GFRP筋抗拉强度设计值，f7。为根据国标立方体抗压强度转化为ACI标准

7、嘲的圆柱体抗压强度。当结构中GFRP筋的强度未达到设计强度ffu时，钢筋拉应力f产Ef￡。。上粤，其中a=蒜，代入后求解f，得：ff2