玻璃纖維復(fù)合材料筋混凝土結(jié)構(gòu)及其工程應(yīng)用

第1 章GFRP 筋的原材料與物理力學(xué)性能 1

1.1玻璃纖維與GFRP 筋原材料選擇 1

1.1.1玻璃纖維成分 1

1.1.2玻璃纖維生產(chǎn)工藝 2

1.1.3玻璃纖維浸潤劑 3

1.2基體樹脂、固化劑與GFRP 筋原材料選擇 3

1.2.1熱固性樹脂、固化劑 4

1.2.2熱塑性樹脂 6

1.3添加劑與GFRP 筋原材料選擇 7

1.4部分研究結(jié)果 8

1.4.1樹脂選用的試驗驗證 8

1.4.2GFRP 錨索專用柔性樹脂的選擇 10

1.4.3玻璃纖維選用的試驗驗證 12

1.4.4GFRP 錨桿表面涂覆抗靜電液 13

第2 章GFRP 筋的成型與生產(chǎn)過程 14

2.1成型方法 14

2.1.1拉擠成型 14

2.1.2拉擠-纏繞成型 16

2.1.3拉擠-模壓成型 17

2.2成型設(shè)備 17

2.2.1成型設(shè)備分類 17

2.2.2循環(huán)纏繞絲和纏繞-解纏兩種生產(chǎn)設(shè)備 18

2.2.3纏繞-解纏方法生產(chǎn)小直徑GFRP 筋設(shè)備 20

2.3制造過程 22

2.3.1原材料檢驗 22

2.3.2工藝及控制部分 22

2.3.3產(chǎn)品的檢驗 24

2.4產(chǎn)品種類 24

2.4.1GFRP 箍筋 24

2.4.2GFRP 托盤、GFRP 螺母 25

2.4.3端部錨固系統(tǒng) 26

2.4.4不同表面形式的GFRP 筋 27

2.4.5纏繞玻璃纖維帶GFRP 筋 29

第3 章GFRP 筋的力學(xué)性能 35

3.1FRP 筋簡介 35

3.1.1FRP 筋的特點 35

3.1.2FRP 筋的物理力學(xué)性能 36

3.2GFRP 筋原材料材性及制備 37

3.2.1原料的材性 38

3.2.2GFRP 筋的制備 38

3.3基本力學(xué)性能 39

3.3.1抗拉強度 39

3.3.2拉伸性能測試 40

3.3.3抗壓強度 47

3.3.4彎曲強度 48

3.3.5剪切強度 52

3.3.6抗扭強度 54

3.4腐蝕環(huán)境下的力學(xué)性能 56

3.4.1酸性溶液 57

3.4.2堿性溶液 57

3.4.3鹽溶液 58

第4 章GFRP 筋的高溫力學(xué)性能 59

4.1研究內(nèi)容 59

4.2高溫后GFRP 筋的拉伸性能 60

4.2.1試驗概況 60

4.2.2試驗現(xiàn)象 63

4.2.3影響因素分析 66

4.2.4高溫后GFRP 筋的各項力學(xué)性能指標計算公式 70

4.3高溫后GFRP 筋的剪切性能 71

4.3.1試驗概況 72

4.3.2試驗現(xiàn)象 73

4.3.3影響因素分析 75

第5 章GFRP 筋的搭接性能 77

5.1研究內(nèi)容 77

5.2FRP 筋與混凝土的搭接性能試驗概況 78

5.2.1試驗方法 78

5.2.2試件設(shè)計與制作 79

5.2.3加載裝置及試驗方法 84

5.3試驗現(xiàn)象描述及破壞形態(tài)分析 86

5.3.1試驗結(jié)果及破壞形態(tài) 86

5.3.2試件的破壞形態(tài)分析 87

5.4GFRP 筋搭接錨固性能分析 90

5.4.1試驗結(jié)果 90

5.4.2黏結(jié)強度影響因素分析 93

5.4.3黏結(jié)-滑移關(guān)系曲線影響因素分析 102

5.4.4搭接段應(yīng)變分布曲線分析 107

5.5（搭接）黏結(jié)強度的確定和搭接錨固長度計算 110

5.5.1（搭接）黏結(jié)強度的確定 110

5.5.2搭接錨固長度計算 112

第6 章GFRP 筋混凝土矩形截面梁的正截面承載力 114

6.1試驗概況 114

6.1.1試件設(shè)計 114

6.1.2試驗設(shè)備和量測內(nèi)容 116

6.2試驗結(jié)果 117

6.2.1試件破壞形態(tài) 117

6.2.2承載力分析 118

6.2.3跨中撓度 122

6.3正截面受彎承載力的影響因素 124

6.3.1主筋類型對承載力的影響 124

6.3.2配筋率對承載力的影響 126

6.3.3GFRP 筋布置形式對承載力的影響 127

6.3.4受壓區(qū)GFRP 筋對承載力的影響 127

6.4正截面受彎承載力的計算方法 128

6.4.1計算假定 128

6.4.2不同破壞模式截面應(yīng)變分布 128

6.4.3正截面承載力計算理論 128

6.4.4平衡配筋率 132

6.4.5界限相對受壓區(qū)高度ξb 133

第7 章GFRP 筋混凝土梁斜截面承載力 135

7.1研究內(nèi)容 135

7.2GFRP 箍筋鋼筋混凝土梁斜裁面受剪試驗研究 136

7.2.1試驗?zāi)康?136

7.2.2試驗方案 136

7.2.3試件測點布置 137

7.2.4試驗裝置及設(shè)備 139

7.2.5試驗加載及量測 140

7.2.6GFRP 筋材性試驗 140

7.2.7試驗現(xiàn)象 141

7.3試驗結(jié)果分析 146

7.3.1GFRP 箍筋混凝土梁的變形性能 146

7.3.2縱筋應(yīng)力的變化規(guī)律 146

7.3.3箍筋的應(yīng)變變化規(guī)律 148

7.3.4混凝土梁斜裂縫的發(fā)展規(guī)律 149

7.3.5梁破壞特征和受剪承載力 150

7.4FRP 箍筋鋼筋混凝土梁受剪承載力的計算 151

7.4.1FRP 箍筋混凝土梁的抗剪機理 151

7.4.2各國規(guī)范中梁受剪承載力計算公式的比較 152

7.4.3各國規(guī)范所考慮的因素比較 154

7.4.4FRP 箍筋鋼筋混凝土梁受剪承載力計算公式 155

第8 章GFRP 筋混凝土圓形截面梁的承載力 157

8.1研究內(nèi)容 157

8.2試驗概況 157

8.2.1試件尺寸與配筋 157

8.2.2加載方式 158

8.2.3破壞形態(tài) 158

8.3圓形梁的正截面受彎性能 160

8.3.1試驗結(jié)果 160

8.3.2承載力計算公式 161

8.4斜截面受剪性能 163

8.4.1試驗結(jié)果 163

8.4.2斜截面承載力分析 164

第9 章GFRP 筋混凝土梁抗彎設(shè)計方法 166

9.1基于承載能力極限狀態(tài)的GFRP 筋混凝土梁抗彎設(shè)計方法 166

9.1.1設(shè)計參數(shù) 166

9.1.2GFRP 筋矩形梁承載力和配筋設(shè)計方法 166

9.2基于正常使用極限狀態(tài)的GFRP 筋混凝土梁抗彎設(shè)計方法 168

9.2.1GFRP 筋混凝土梁的撓度計算 168

9.2.2GFRP 筋混凝土梁的裂縫寬度計算 169

9.3基于能量和變形性能的GFRP 筋混凝土梁抗彎設(shè)計方法 171

9.3.1結(jié)構(gòu)安全儲備基本概念 171

9.3.2GFRP 筋混凝土梁基于能量和變形的設(shè)計方法 172

第10 章GFRP 筋混凝土柱的受壓承載力 175

10.1研究成果 175

10.1.1GFRP 筋抗壓強度 175

10.1.2GFRP 箍筋的彎折強度 176

10.1.3全FRP 筋混凝土柱的軸心受壓性能 177

10.1.4全FRP 筋混凝土柱的偏心受壓性能 178

10.2GFRP 筋混凝土柱軸心受壓承載力計算方法 178

10.3GFRP 筋混凝土柱偏心受壓承載力計算方法 180

第11 章GFRP 筋混凝土板正截面疲勞試驗研究 184

11.1研究內(nèi)容 184

11.2GFRP 筋拉伸試驗研究 185

11.2.1試驗?zāi)康?185

11.2.2GFRP 筋 185

11.2.3GFRP 筋拉伸試驗概況 185

11.3GFRP 筋混凝土板疲勞試驗概況 188

11.3.1混凝土 188

11.3.2試件的設(shè)計與制作 189

11.3.3測量內(nèi)容及測點布置 190

11.3.4GFRP 筋混凝土板試驗方案 191

11.4GFRP 筋混凝土板疲勞試驗結(jié)果分析 193

11.4.1兩種不同配筋率的靜載試件試驗結(jié)果及分析 193

11.4.2GFRP 筋混凝土板試件B1、B2 疲勞試驗結(jié)果及分析 196

11.4.3GFRP 筋混凝土板試件B3、B4 疲勞試驗結(jié)果及分析 199

11.4.4GFRP 筋混凝土板試件B5、B6 疲勞試驗結(jié)果及分析 202

11.4.5GFRP 筋混凝土板試件B8 疲勞試驗結(jié)果及分析 205

11.4.6試驗結(jié)果總結(jié) 206

11.5GFRP 筋混凝土板疲勞性能理論分析與計算 207

11.5.1GFRP 筋混凝土板的剛度計算 207

11.5.2GFRP 筋混凝土板剛度試驗結(jié)果 208

11.5.3疲勞荷載下剛度計算方法 209

11.5.4GFRP 筋混凝土板裂縫寬度的計算 210

11.5.5GFRP 筋混凝土板疲勞壽命分析 212

第12 章GFRP 筋相關(guān)標準和規(guī)程 214

12.1土木工程用玻璃纖維增強筋（JG/T 406—2013） 214

12.2盾構(gòu)可切削混凝土配筋技術(shù)規(guī)程（GJJ/T 192—2012） 215

12.3纖維增強復(fù)合材料筋基本力學(xué)性能試驗方法(GB/T 30022—2013) 216

12.4玻璃纖維增強復(fù)合材料筋的高溫耐堿性試驗方法 217

12.5水泥混凝土用碳（玻璃）纖維增強復(fù)合材料筋規(guī)程(ACI 440.6M—08) 218

12.6其他相關(guān)標準 219

第13 章工程應(yīng)用 220

13.1“路面工程”應(yīng)用實例：GFRP 筋連續(xù)配筋混凝土路面 220

13.1.1工程概況 220

13.1.2GFRP 筋的應(yīng)用 221

13.1.3所用GFRP 筋的力學(xué)性能 223

13.1.4GFRP 筋的應(yīng)用效果 223

13.2“水工混凝土結(jié)構(gòu)”應(yīng)用實例： 港區(qū)碼頭工程和護岸工程 224

13.2.1工程概況 224

13.2.2GFRP 筋的應(yīng)用 224

13.2.3所用GFRP 筋的力學(xué)性能 225

13.2.4GFRP 筋的應(yīng)用效果 225

13.3“地鐵工程”應(yīng)用實例：盾構(gòu)可切削混凝土結(jié)構(gòu)工程 226

13.3.1工程概況 226

13.3.2GFRP 筋在地鐵工程中的應(yīng)用 226

13.4“邊坡支護工程”應(yīng)用實例：高等級公路邊坡GFRP 錨桿加固技術(shù) 229

13.4.1工程概況 229

13.4.2GFRP 錨桿在道路工程中的應(yīng)用 230

13.4.3質(zhì)量檢測 231

13.5“隧道工程”應(yīng)用實例：GFRP 筋錨桿在隧道支護結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用 233

13.5.1工程概況 233

13.5.2GFRP 筋錨桿的應(yīng)用 233

13.5.3GFRP 筋力學(xué)測試結(jié)果 234

13.5.4GFRP 筋錨桿的應(yīng)用效果 235

參考文獻 236