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玻璃纤维（GFRP）筋在盾构端头井围护桩中的应用研究
| 论文题名： | 玻璃纤维（GFRP）筋在盾构端头井围护桩中的应用研究 |
| 关键词： | 盾构端头;玻璃纤维筋;抗拉强度;抗腐蚀性能;可切割性;围护桩 |
| 摘要： | 为解决在盾构端头井盾构进、出洞时盾构切割传统的钢筋混凝土围护桩困难、工艺复杂和安全性差等问题而采用的一种混凝土结构物新型加强筋材料-GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋(玻璃纤维筋)。与钢筋相比，GFRP筋具有抗拉强度高、抗腐蚀性能好、无磁性、质量轻、热传导和电传导能力低和可切割性容易等优点。但是GFRP筋物理、力学性能与钢筋差异很大，它的弹性模量小，是典型的脆性材料，直到断裂前应力-应变都表现出良好的线性关系，因此传统的钢筋混凝土结构分析、设计和施工方法不能直接用于GFRP筋混凝土结构。目前我国对GFRP筋混凝土的研究仅仅停留在起步的试验阶段。 本文在“GFRP筋混凝土构件力学性能试验研究”的研究成果的基础上，分析推导圆形截面构件受弯的应力计算式，通过围护桩室内模型试验得出的数据结果建立有限元模型加以分析并优化配筋，最后通过火车南站和后子门这两个现场试验点的研究分析，检验GFRP筋围护桩现场应用的安全性，本文的主要研究内容和研究结果如下： 1.在现有混凝土结构设计规范的基础上提出圆形截面钢筋构件抗弯、抗剪承载力及裂缝宽度的计算式；将GFRP筋换算成等效的GFRP环从而推导圆形截面构件筋材应力公式和截面弯矩计算公式，并通过模型试验的实验结果分析验证公式的准确性。 2.利用GFRP筋混凝土构件力学性能试验研究成果，确定玻璃纤维筋围护桩为受压破坏的设计原则，使其在破坏的过程中表现出一定的延性特征。通过GFRP筋围护桩结构模型试验，分析钢筋混凝土围护桩和玻璃纤维筋围护桩承载力，观察裂缝形态；通过对承载力及挠度的分析，比较钢筋桩与GFRP筋桩之间的不同。 3.通过有限元软件ADINA，对GFRP筋桩和钢筋桩进行非线性有限元分析；把有限元计算结果与试验结果进行对比分析，验证计算值和试验值的一致性，并通过模拟计算改变配筋形式，进一步优化圆形玻璃纤维筋围护桩的配筋形式，得出圆形玻璃纤维筋维护桩纤维筋的最佳间距要求。 4.通过GFRP筋围护桩在火车南站和后子门盾构拼装井的现场应用研究，分析基坑开挖过程中围护桩筋材应变、侧向土压力和侧向位移的变化，证实GFRP筋围护桩和钢筋围护桩具有相同的安全性和可靠性；综合评价应用GFRP筋的经济性。 最后，对全文进行了总结，并提出应该进一步研究的问题。 |
| 作者： | 邹永威 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李志业 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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