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FRP箱形梁与混凝土板组合梁受力性能分析

作　者: 张朴
导　师: 王连广
学　校: 东北大学
专　业: 结构工程
关键词: FRP箱形梁组合梁承载力剪应力变形非线性全过程分析
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer, FRP)材料被广泛地用于桥梁结构以解决日益严重的钢材锈蚀问题。FRP根据结构可分为全FRP结构和FRP与混凝土组合结构。而FRP箱形梁与混凝土板组合梁是由FRP与混凝土组合结构演变的一种新型组合结构,它由GFRP箱梁、底部粘贴的CFRP和其中部分充填的混凝土构成。由于梁的受压和受剪区段GFRP箱壁的内屈受到混凝土限制,这样不仅使结构局部屈曲强度大大提高,还可更大限度地利用FRP强度；而混凝土主要充填在梁的受压区,又受FRP箱壁约束,力学性能得到改善,也更能充分发挥其抗压性能好的优点；CFRP不仅充当预应力筋起到增加刚度减少变形的作用,而且可作为箱形梁破坏时的一种警告,因而,FRP与混凝土组合结构同样具有传统组合梁强度高、刚度大、延性好、施工方便等优点。本文采用理论分析和数值计算相结合的方法对FRP箱形梁与混凝土板组合梁的力学性能进行研究,较系统地建立了理论计算体系,主要研究成果有：在总结前人研究成果的基础上提出了FRP箱形梁与混凝土板组合梁的截面设计思想,由国内外工程实例对FRP箱形梁性价比进行了分析,分析指出：从整个桥梁的生命周期看,FRP组合结构桥的综合造价低于同规模的钢桥,有些情况下甚至低于钢筋混凝土桥。本文分别对T形和矩形FRP箱形梁与混凝土板组合梁截面几何特征、弹性抗弯承载力、极限抗弯承载力和抗剪承载力进行了研究,并给出了相应的计算公式。推导出FRP箱形梁与混凝土板组合梁在滑移影响下变形、交界面剪应力和轴向力的计算公式,并实例验证了不同连接刚度、不同荷载和不同截面尺寸情况下剪应力和轴向力分布情况,结果表明公式与实例吻合较好。最后,基于条带划分方法对FRP箱形梁与混凝土板组合梁的受力全过程进行弹塑性分析,编制了非线性分析程序,得到了FRP箱形梁与混凝土板组合梁弯矩-曲率、荷载-变形关系曲线,两者相比：底部粘贴CFRP的FRP箱形梁与混凝土板组合梁具有更高的强度、更大的刚度和更好的延性,受力全过程明显分为弹性阶段、弹塑性阶段和破坏阶段。

FRP箱形梁与混凝土板组合梁受力性能分析

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