玻璃纤维混凝土板的试验研究

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1、第26卷第1期华中科技大学学报(城市科学版)V01．26No．12009年3月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Mat．2O09玻璃纤维混凝土板的试验研究郑俊杰，李志华，翟世鸿2(1．华中科技大学a．土木工程与力学学院；b．控制结构湖北省重点实验室，湖北武汉430074；2．中交集团桥隧重点实验室，湖北武汉430071)摘要：为了给应用于盾构隧道进出口洞墙的玻璃纤维混凝土板设计提供理论依据，采用千斤顶加载，应变仪和百分表采集数据，进行了四块玻璃纤维混凝土板和两块钢筋混凝土板的室内试验，分析了两种材料构件性能的差异。试验结果表明玻璃纤维混凝土构件的挠度和裂缝宽度比钢

2、筋混凝土构件大，玻璃纤维筋与混凝土之间的粘结性能是制约构件性能发挥的重要因素。最后对玻璃纤维混凝土板的设计计算方法提出了一些建议。关键词：玻璃纤维；混凝土板；挠度；粘结性能中图分类号：TU377．9l文献标识码：A文章编号：1672-7037(2009)01-0019-03通常盾构工法中的进发、到达竖井用钢筋混筋混凝土板进行实验研究，探讨两种结构性能的凝土构筑，用盾构机的掘削刀具直接掘削这些竖差异，为玻璃纤维混凝土板的配筋设计提供依据。井的井壁进行盾构的进出洞的开口作业极为困难，为此人们期望找到一种高强度、易切削的材料1试验方案来代替钢筋作为混凝土的加强筋。其中，玻璃纤维是一种比较合适的材

3、料，可做成和普通钢筋一1．1试件设计及材料性能样的外形，放置在混凝土中作为内置的增强材料本文试验共有两组玻璃纤维混凝土板和一组使用⋯。然而，玻璃纤维的弹性模量和延性较用作对比的钢筋混凝土板(编号分别为Bl、B2和低，玻璃纤维混凝土构件与钢筋混凝土构件相比B3)，每组均有两块，板的尺寸均为1500inln×有更大的挠度与裂缝宽度，因此玻璃纤维混凝土1000lilln×120mm。玻璃纤维筋直径为6mm，弹构件的结构性能与钢筋混凝土构件的性能有很大性模量为40．8GPa，极限抗拉强度为800MPa，钢差异。现行混凝土结构设计规范不能适用筋采用Q235，混凝土强度等级分别为c15和于玻璃纤维混凝

4、土结构的设计。c30。各块板的设计荷载均为150kN／m，有关参国内外学者对玻璃纤维混凝土构件的性能进数见表1。行了一些研究。Branson从理论上提出了计算表1板的材料及加载方式梁截面有效惯性矩的公式；Michaluk通过实验编号加强筋材料混凝土强度加载方式发现配FRP筋的试件在最终破坏时，FlIP筋的强度没达到其抗拉强度；Bradberry提出GFRP筋用于混凝土结构时需超筋设计，以确保破坏模式为混凝土受压破坏，避免GFRP筋的突然脆性断裂导致的结构突发失效和破坏；高丹盈和Bra．him建议把纤维增强塑料筋混凝土梁设计为由混凝土压坏控制的梁；罗毅假设混凝土先受压1．2加载方案和测点布置

5、破坏，推导了玻璃纤维混凝土构件抗弯设计方法。为进行对比，加载方法采用两种，一种为用四但是，目前的研究主要集中于梁的设计理论，关于点集中加载模拟均布荷载(图1)，千斤顶施加的玻璃纤维板的研究相对较少。集中荷载先传到横梁上，再分配到两根分配梁上，本文通过对四块玻璃纤维混凝土板和两块钢然后通过四个圆形的橡胶支座施加到试验板上；收稿日期：2008-05—19作者简介：郑俊杰(1967一)，男，湖北武汉人，博士，教授，博导，研究方向为岩土工程及隧道工程，zhengjj@hust．edu．cn。基金项目：新世纪优秀人才支持计划(NCET-06-0649)；中交集团二航局重点科技攻关项目(KJ-2006

6、05)。·20·华中科技大学学报(城市科学版)20o9年另一种为通过沙袋传力，将集中力扩散，模拟均布荷载(图2)。各块板的加载方法见表1，荷载通过在千斤顶上放置的传感器测得。在各级荷载作窖用下，钢筋和玻璃纤维筋的应力通过粘贴在其表g{醚面的应变片测得；混凝土的应力通过粘贴在板表导面的应变片测得；各板的挠度由四个板角和板底谢中心处设置的百分表测得。●舅一图3板荷载一挠度曲线2．2两种材料筋混凝土构件差异对比图1四点集中加载装置图2沙袋传力加载装置从图3可以看出，玻璃纤维混凝土构件的挠度大于同级荷载下的钢筋混凝土构件。试验中发现，裂缝宽度的变化也有上述规律。因此在进行2试验结果与分析截面设计时

7、，对变形的控制将是一个很重要的方面，而且对钢筋混凝土构件变形的控制要求不适2．1承载力用于玻璃纤维混凝土构件。从试件的破坏荷载来试验构件的开裂荷载和破坏荷载见表2。尽看，钢筋混凝土试件性能发挥得相对比较充分，这管6块试验板的受力主筋和混凝土强度等级各不也是两种材料间的差异。相同，但是每块板的开裂荷载相差不大。在混凝玻璃纤维混凝土试验板在试验中表现出了很土构件开裂之前，受拉区混凝土可以承受拉应力，强的脆性特征，在某级荷载下