基于可靠度的GFRP筋混凝土受彎梁設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、FRP筋作為一種新型復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，F(xiàn)RP筋混凝土結(jié)構(gòu)能夠很好的解決傳統(tǒng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在的鋼筋銹蝕和耐久性不足等問(wèn)題；但同時(shí)由于FRP筋相對(duì)較低的彈性模量，F(xiàn)RP筋混凝土結(jié)構(gòu)在正常使用過(guò)程中將不可避免的出現(xiàn)裂縫過(guò)寬和撓度過(guò)大的情況。因此，不僅要對(duì)其進(jìn)行承載力極限狀態(tài)的研究，更要重視對(duì)其在正常使用極限狀態(tài)下的相關(guān)研究。在這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用國(guó)外起步較早，并出臺(tái)了一些相關(guān)規(guī)范或設(shè)計(jì)指南；國(guó)內(nèi)的研究和應(yīng)用相對(duì)滯后，于03

2、年和06年分別頒布了碳纖維加固修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)程和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料土木工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范（征求意見(jiàn)稿）。但無(wú)論國(guó)外還是國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)范，其設(shè)計(jì)方法都是建立在對(duì)相應(yīng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)規(guī)范修訂的基礎(chǔ)上，雖然充分考慮了強(qiáng)度儲(chǔ)備，但卻缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚摲治龊妥銐虻膶?shí)驗(yàn)支撐，是否經(jīng)濟(jì)也值得商榷；如能輔之以系統(tǒng)的可靠度評(píng)估，并在此基礎(chǔ)上提出相關(guān)設(shè)計(jì)建議，無(wú)疑對(duì)于規(guī)范的完善將大有裨益。
　　 本文對(duì)美國(guó)最新FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范-ACI440.1

3、R-06在受彎承載極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)條款分別進(jìn)行可靠度評(píng)估。采用JC法求出了在受彎承載力極限狀態(tài)下，受拉破壞的平均可靠指標(biāo)為5.6，受壓破壞的平均可靠指標(biāo)為4.5;在正常使用極限狀態(tài)下，撓度控制的平均可靠指標(biāo)為0.75，裂縫寬度控制的平均可靠指標(biāo)為0.57。同時(shí)考察了各設(shè)計(jì)變量大小值以及荷載效應(yīng)比、配筋率、計(jì)算模式不定性系數(shù)、GFRP筋的變異性和限值等參數(shù)對(duì)不同極限狀態(tài)下可靠指標(biāo)的影響；定義了可逆系數(shù)并結(jié)合截面非線性數(shù)值分

4、析方法研究了截面卸載剛度的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)在正常使用極限狀態(tài)下，可逆系數(shù)接近于1.0，表明截面力學(xué)性能近于完全可逆，且可逆系數(shù)隨著不同荷載效應(yīng)比的增大而增大。
　　 在受拉破壞4.0，受壓破壞3.5的受彎承載力目標(biāo)可靠度水平下，結(jié)合抗力折減系數(shù)與可靠指標(biāo)的關(guān)系，本文建議將抗力折減系數(shù)調(diào)整為0.8;根據(jù)ISO2394:1998建議的0-1.5的使用極限狀態(tài)可靠指標(biāo)，參照撓度限值與可靠指標(biāo)的關(guān)系圖并結(jié)合構(gòu)件自身特點(diǎn)，本文建議將GFRP