GFRp-混凝土組合梁彎曲性能及損傷預警研究.pdf

1、輕質、高強、耐久是現(xiàn)代橋梁工程的發(fā)展方向。FRP因其強度高、耐久性好等特性，近年來被越來越廣泛地應用于橋梁等工程領域中。然而，F(xiàn)RP也由于其脆性破壞等原因在應用中受到了一些限制，為了解決這些問題，一些學者開始研究FRP與其他材料的組合構件，使新型構件各組成部分材料的性能得到充分發(fā)揮。
　　本文在國內外學者研究的基礎上，設計了1根全GFRP工字梁與6根由不同規(guī)格的螺栓連接件錨固的工字型GFRP-混凝土組合梁，并對試驗梁的彎曲性能、損

2、傷預警、參數優(yōu)化等進行了研究。論文的主要研究工作和成果有:
　　1.通過四點彎曲試驗，對試驗梁的荷載-撓度曲線、荷載-應變關系以及螺栓直徑對組合梁承載力的影響、混凝土高度對組合梁剛度的影響等進行了分析。試驗結果顯示，充分利用GFRP復合材料與混凝土這兩種材料各自的性能，可大幅提升結構承載能力;螺栓體積率設置在1％左右，能夠較好的滿足GFRP與混凝土之間的變形協(xié)調;將混凝土梁高與GFRP工字梁高控制在合理的范圍內，可防止組合梁發(fā)生脆

3、性破壞。
　　2.應用聲發(fā)射技術對7根梁的加載全過程進行監(jiān)測，以分形理論為基礎，對試驗過程中的聲發(fā)射能量參數時間序列進行相空間重構，并將Matlab編程計算的聲發(fā)射能量參數時間序列的關聯(lián)維數值作為定量指標，分析試驗梁的損傷規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，試驗梁關聯(lián)維數值的變化可以反映GFRP復合材料內部的纖維斷裂等損傷演化規(guī)律;對于應用GFRP復合材料的結構，可以在剪力較大區(qū)域布置聲發(fā)射傳感器，當相應的關聯(lián)維數值出現(xiàn)“持續(xù)高幅波動”，表明結構已達

4、到極限承載力的70％左右，需要引起足夠重視并加強監(jiān)測。
　　3.使用ANSYS軟件建立了GFRP-混凝土組合梁的有限元模型，模型的有效性得到了試驗數據的驗證，應用該有限元模型進一步對GFRP-混凝土組合梁進行了數值分析。研究表明:FRP級別應該與混凝土強度相匹配，才能更有效發(fā)揮兩種材料的性能;優(yōu)化后的的工字型GFRP-混凝土組合梁腹板的剪切撓度系數能夠使結構設計更加安全;混凝土截面與GFRP工字型截面的高度比在0.33～0.58范