GFRP筋與鋼筋的混凝土板受彎性能對比試驗2

1、GFRP筋與鋼筋的混凝土板受彎性能對比試驗摘要: 制作了尺寸為2 300 mm x 1 000 mm x 150 mm的混凝上板，分別配有GFRP筋及直徑相同的鋼筋。對兩種板做彎曲試驗，并監(jiān)測板的應變及變形情況。 監(jiān)測結(jié)果表明，混凝上開裂前板截面上的應變較小，截面變形符合平截面假定，并且，混凝上開裂荷載較為接近。當混凝上開裂之后，GFRP筋混凝上板的撓度增長速度遠比鋼筋混凝上板快。GFRP筋混凝上板受彎變形發(fā)展分為兩個階段，而鋼筋混凝上板受彎變形發(fā)展分為三個階段。最后，GFRP筋混凝上板的破壞表現(xiàn)為GFRP筋被拉斷;鋼筋混凝上板的破壞表現(xiàn)為受壓區(qū)混凝上被壓碎。1一、試件制作1、試件原材料和尺寸

2、 根據(jù)試驗臺尺寸，試件尺寸定為2 300 mm x1 000 mm x 150 mm。采用雙層雙向配筋和C30混凝土澆筑。試件的配筋情況如圖1所示。試驗共制作6塊同樣尺寸的混凝土板，其中3塊內(nèi)配直徑10 mm的GFRP筋(編號為A-1, A-2 , A-3 );另3塊內(nèi)配直徑10 mm的鋼筋(編號為B-1, B-2, B-3)。保護層厚度均為巧mm。此外，為了測定混凝土強度，在澆筑混凝土板試件的同時制作6塊混凝土標準試塊，在相同條件下進行養(yǎng)護。22、實驗設計2.1 測點布置 板底和板側(cè)表而刷白色石灰漿，并用墨線在構(gòu)手表而畫出50 mm X 50 mm的方格，分別粘貼應變片并在加載前安裝位移計。

3、監(jiān)測點布置位置見圖22.2 加載裝置33、實驗結(jié)果即分析3.1 試件的荷載變形過程及破壞形態(tài)特征 （1）可見，混凝土開裂前板截而上應變較小，且變形的變化規(guī)律符合平截而假定?；炷粱咎幱趶椥怨ぷ麟A段，應力與應變成正比，受壓區(qū)和受拉區(qū)混凝土應力分布圖為三角形。隨著彎矩的增大，受拉區(qū)邊緣處混凝土將首先開始表現(xiàn)出塑性性質(zhì)，中性軸稍有上升。4 （2）GFRP筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系如圖6所示?？梢?，GFRP筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系可分為兩個階段。當彎矩較小時，撓度和彎矩關(guān)系接近直線變化，這時的工作特點是板尚未出現(xiàn)裂縫，稱為第I階段;當彎矩超過開裂彎矩M二后，由于已有裂縫發(fā)生，且之后將不斷出現(xiàn)新的裂

4、縫，隨著裂縫的出現(xiàn)與不斷開展，撓度的增長速度較開裂前快。GFRP筋混凝土板受壓區(qū)混凝土邊緣纖維壓應變達到混凝土抗壓強度之后，板所受彎矩仍能繼續(xù)增長，直到GFRP筋的應變達到其材料的抗拉強度，GFRP筋拉斷，標志著GFRP筋混凝土板的破壞。該階段稱為第II階段。5（3）鋼筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系如圖7所示。鋼筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系可分為3個階段。當彎矩較小時，撓度和彎矩關(guān)系接近直線變化，且是板尚未出現(xiàn)裂縫，稱為第I階段。當彎矩超過開裂彎矩M后，有裂縫發(fā)生，且之后將不斷出現(xiàn)新的裂縫，隨著裂縫的出現(xiàn)與不斷開展，撓度的增長速度較開裂前快，且板帶有裂縫，稱為第II階段。在彎矩達到開裂彎矩時，曲線上

5、出現(xiàn)第一個明顯的轉(zhuǎn)折點。在第II階段的發(fā)展過程中，鋼筋的應力將隨著荷載的增加而增加。當受拉鋼筋達到屈服強度的一瞬間，標志著第II階段的終結(jié)而轉(zhuǎn)化為第III階段的開始。這時，撓度和彎矩關(guān)系曲線上出現(xiàn)第二個明顯的轉(zhuǎn)折點。第III階段的工作特點是板的裂縫急劇開展，撓度急劇增加。鋼筋應變雖有較大增長，但其應力卻始終維持屈服強度不變。受壓區(qū)混凝土邊緣纖維應變迅速增長，當達到混凝土受彎時的極限壓應變。u時標志著板開始破壞，受壓區(qū)混凝土被壓碎，而板底出現(xiàn)多道貫穿裂縫，且縫寬較大。63.2 GFRP筋混凝土板和鋼筋混凝土板的對比分析 （1）GFRP筋混凝土板和鋼筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系對比如圖8所示?？梢?

6、開裂荷載主要由混凝土的抗拉強度決定，GFRP筋混凝土板和鋼筋混凝土板的開裂荷載比較接近。之后，由于GFRP筋的彈性模量遠小于鋼筋的彈性模量，GFRP筋混凝土板的撓度增長速度遠比鋼筋混凝土板快。待鋼筋進入屈服后，鋼筋混凝土板的撓度急劇增加而承受彎矩增加很小，此時撓度的增長速度反超過GFRP筋混凝土板。鋼筋混凝土板的極限彎矩60 kN*m,表現(xiàn)為GFRP筋拉斷。7 (2)GFRP筋和鋼筋混凝土板的撓度變化見圖9與圖10,橫坐標，為監(jiān)測點離左端點距離。每級荷載為30 kN。在N30 kN時，GFRP筋和鋼筋混凝土板的撓度變化比較接近;之后GFRP筋板的撓度顯著增加，且每級荷載的撓度增加幅度基本一致;

7、在N=120 kN時，GFRP筋混凝土板的跨中撓度達到42 mm，而鋼筋棍凝土板在荷載N=120kN時跨中撓度還不到10 mm ;加載到N=150 kN時，鋼筋混凝土板的撓度急劇增加，跨中撓度迅速增加到50 mm，已接近GFRP筋棍凝土板的跨中撓度55mm。84、結(jié)語（1）通過對GFRP筋混凝土板和鋼筋混凝土板的純彎對比試驗發(fā)現(xiàn)，變形的變化規(guī)律符合平截而假定，凝土開裂荷載也比較接近。但是，當混凝土開裂之后，由于GFRP筋的彈性模量遠小于鋼筋的彈性模量，GFRP筋混凝土板的撓度增長速度比鋼筋混凝土板快。（2）GFRP筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系可分為開裂前和開裂后2個階段，最后GFRP筋混凝土板的破壞現(xiàn)為GFRP筋拉斷。鋼筋混凝土板的撓度和彎矩關(guān)系分為開裂前，鋼筋屈服前和鋼筋屈服后3個階段。（3）鋼筋混凝