新型GFRP格栅腹板—混凝土组合梁可行性研究

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在导师承担西藏自治区科技计划项目“西藏地区新型装配式钢-砼组合梁研发”(XZ202001ZY0054G)、国家自然科学基金青年基金项目“考虑界面疲劳损伤的UHPC加固混凝土桥梁结构力学行为研究”(52008066)的研究过程中,针对常规混凝土T梁自重大、腹板易开裂而FRP型材-混凝土组合梁缺乏弯曲延性等问题,探索了一种新型GFRP格栅腹板-混凝土组合梁,基于4片新型组合梁的试验研究论证了其可行性和合理性,主要研究工作如下:(1)介绍了新型GFRP格栅腹板-混凝土组合梁的基本概念,研究了其基本构造及受力特性,建立了50m跨径新型组合梁数值模型,基于力学行为仿真分析从理论上论证了其可行性,结果显示该新型组合梁在满足强度、刚度及局部承压性能的前提下,格栅腹板能够承担剪力且联系上、下翼缘板实现组合梁受力。(2)设计制作了4片新型组合梁并进行加载破坏试验,研究了腹板材料性能、腹板高度、加载剪跨比对组合梁性能的影响。依据试验数据分析了新型组合梁在弯曲和剪力作用下的荷载-位移曲线、截面应变分布及破坏模式,结果表明新型组合梁具备良好的抗弯、抗剪性能,增大格栅腹板高度及格栅强度性能可提升组合梁剪切承载力及刚度。(3)基于Hashin渐进损伤准则,建立了新型组合梁数值模型,对组合梁剪切破坏进行了全过程力学行为分析,对比了新型组合梁与普通混凝土T梁间剪切力学性能的差异,结果表明新型组合梁在弯剪荷载作用下克服了普通混凝土T梁的腹板开裂问题,并可通过提升GFRP格栅厚度、GFRP强度的方式提高组合梁剪切承载力。(4)依据新型组合梁的弯曲、剪切破坏模式,基于极限状态下组合梁的基本假定,构建了组合梁承载力计算模型。基于截面应力分布符合“拟平截面假定”,提出了不考虑腹板强度的组合梁弯曲承载力计算方法,提出计入箍筋、GFRP格栅腹板强度的组合梁剪切承载力计算方法。
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