原文传递
结合压缩薄膜效应对GFRP筋混凝土桥面板的研究
| 论文题名： | 结合压缩薄膜效应对GFRP筋混凝土桥面板的研究 |
| 关键词： | 压缩薄膜效应;玻璃纤维增强复合材料;筋混凝土桥面板;结构参数;桥梁工程 |
| 摘要： | 近几年由于钢筋锈蚀所导致的桥梁面板结构功能退化的问题变得日益严重，而采用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)代替钢筋被证实为一种有效解决途径。然而传统的设计方法夸大了 GFRP筋材的弹性模量低和弹脆性的影响，导致了现有的 GFRP筋混凝土桥梁面板的建造成本较高，制约了这一具有良好耐久性能桥梁结构的推广。然而在过去的研究中表明，支撑梁、横隔梁和外围开裂板块等结构构件的共同作用导致混凝土桥梁面板受到了侧向约束的作用。在侧向约束刚度的作用下，混凝土桥梁面板内发生了压缩薄膜效应(Compressive Membrane Action—CMA)。这一结构效应能够有效地提高桥梁面板的承载性能。 如今的桥梁工程中，钢梁支撑混凝土板组合结构已经被广泛采用。因此本文将采用这一组合结构作为基本的分析模型，并采用 GFRP筋作为板内的配筋材料。结合板内的 CMA对这一钢混结构中的 GFRP筋混凝土桥梁面板结构的工作性能进行分析，主要进行如下几个方面的工作： (1)对1:3比例缩小的钢混桥梁面板进行静力加载试验，测得结构在各个加载阶段的应变、变形等数据，考察结构的基本力学性能，并分析结构参数(支撑梁尺寸、混凝土强度、配筋率及配筋类型)变化对结构性能的影响。 (2)分析桥面板在轮胎荷载作用下的工作性能，例如结构的挠度和侧向位移以及裂缝扩展和破坏形态，揭示压缩薄膜效应在整个受力过程中的变化以及对结构性能的影响。 (3)采用有限元软件 ABAQUS对试验模型进行了数值分析。通过比较数值分析结果与试验数据的吻合程度，较为充分的说明了所建立的数值模型的准确性。基于准确校核试验数据的基础上进一步分析结构的破坏机理和应力-应变的分布规律。同时展开参数分析，研究各个结构参数变化对钢混 GFRP筋混凝土桥梁面板工作性能的影响。 (4)采用修正后的考虑了 CMA的桥梁面板的理论算法对试验模型进行了承载力计算。通过与现行各国设计方法计算结果的比较可以发现，结合了压缩薄膜效应的计算方法能够更为准确地反映出该结构类型的承载性能。 本文采用了结构试验和数值模拟的方法分析了钢混桥梁结构中 GFRP筋混凝土面板结构中 CMA的影响，阐明这一结构效应的工作机制，分析了这一非金属筋材混凝土结构在静力荷载作用下的工作特点。完整地阐述了 GFRP筋混凝土桥梁面板在整体钢混桥梁结构中的结构性能和承载能力。本文的研究成果能够在控制建造成本和保证结构承载能力的同时，有效地提高桥梁面板结构的耐久性能。 |
| 作者： | 陆中宇 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 傅学怡 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
