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玻璃纤维筋具有自重轻、抗拉强度高、抗电磁和耐腐蚀等特点,目前已引起工程界的广泛重视。 本文对玻璃纤维筋混凝土梁抗弯设计与承载性能进行了理论与试验研究。首先采用材料力学方法,对普通钢筋混凝土梁的抗弯设计理论进行修正,探讨了既适合于玻璃纤维筋混凝土梁特点,又与我国现行有关规范相协调的玻璃纤维筋混凝土梁的抗裂度与抗弯承载力计算方法,推导出相应的计算公式,并运用已有试验数据进行了验证,证明了推导的计算方法与公式的科学性与可行性。
玻璃纤维筋混凝土梁的承载性能与诸多因素有关,其中配筋率变化是重要的影响因素之一。本文应用ANSYS有限元程序分析了四组不同配筋率玻璃纤维筋混凝土梁在三分点加载作用下的受力性能,考虑不同的配筋率与相应直径的玻璃纤维筋抗拉强度,研究了这些因素对梁体承载全过程中的开裂荷载、极限荷载、破坏模式、挠度大小及发展、纤维筋最大拉应力的影响。计算结果表明,当配筋率取1%~1.3%时,既能充分发挥玻璃纤维筋的高强度性能,使梁体在极限荷载的作用下受压破坏,又能提供足够的安全储备。研究结果也同时表明,ANSYS有限元程序能对纤维筋混凝土梁承载全过程进行准确的数值模拟分析。
同时本文对玻璃纤维筋混凝土简支梁进行了试验研究,制取了四组共八根不同配筋率混凝土简支梁试件,对试件进行三分点静载试验并测取数据。试验研究了配筋率变化对梁体在开裂荷载和极限荷载下的挠度变化、梁体裂缝发展和破坏模式、玻璃纤维筋最大拉应力的影响。试验结果表明,与普通钢筋混凝土梁相比较,玻璃纤维筋混凝土梁虽然开裂荷载较小,挠度较大,破坏模式为脆性破坏,但可以通过增大配筋率来有效提高玻璃纤维筋混凝土梁的刚度,而且玻璃纤维筋混凝土梁的承载能力较高,试验结果与ANSYS计算结果能较好地吻合。
通过本文的研究,修正了钢筋混凝土梁的抗弯设计理论,得到适用于纤维筋混凝土结构的设计理论,可为今后纤维筋混凝土结构设计提供相应的理论依据。同时本文的试验研究成果和有限元数值分析与计算结果可以为玻璃纤维筋混凝土构件设计规范制订提供科学的参考依据,并为实际工程设计提供了有益的建议。