r - The Hong Kong Polytechnic University

A m plitude (m m )
6000
5000
4000
3000
2000
1000
0
Steel
CFRP
BFRP B/CFRP 25%
B/CFRP 50% B/SFRP 20%
B/SFRP 30%
B/CFRP 25% SD
0 50 100 150 200
Amplitude of parametric excitation (mm)
(a) 振 幅
Increm ent of cable tension (% )
25%
20%
15%
10%
5%
0%
Steel
CFRP
BFRP B/CFRP 25%
B/CFRP 50% B/SFRP 20%
B/SFRP 30%
B/CFRP 25% SD
0 50 100 150 200
Amplitude of parametric excitation (mm)
(b) 应 力 增 加
图 44 参 数 激 励 下 拉 索 振 动 响 应
在 参 数 激 励 作 用 下 , 除 自 减 振 拉 索 , 其 他 纤 维 拉 索 表 现 出 和 钢 拉 索 一 致 的 振 幅 响 应 。 自 减 振 拉
索 由 于 具 有 较 高 的 阻 尼 比 , 表 现 出 振 动 响 应 滞 后 , 因 此 相 对 其 他 拉 索 具 有 更 大 的 优 势 。 玄 武 岩 纤 维
- 钢 丝 复 合 拉 索 表 现 出 和 钢 拉 索 类 似 的 应 力 幅 值 响 应 , 而 其 他 纤 维 拉 索 应 力 增 加 则 较 低 ( 图 44)。
此 外 , 对 于 纤 维 复 合 拉 索 , 随 着 跨 度 的 增 加 , 参 数 激 励 对 拉 索 的 控 制 因 素 将 逐 渐 变 为 外 激 励 和
参 数 激 励 响 应 相 当 , 因 此 , 在 分 析 设 计 时 需 要 同 时 考 虑 两 者 响 应 。
6.2. 湿 法 外 包 式 混 杂 FRP- 混 凝 土 组 合 结 构 研 究
钢 筋 混 凝 土 结 构 的 锈 蚀 问 题 在 世 界 范 围 内 都 很 严 重 , 并 造 成 了 巨 大 的 经 济 损 失 , 发 展 和 建 设 具
有 高 耐 久 性 的 结 构 已 迫 在 眉 睫 ; 过 去 的 几 十 年 中 , 关 于 如 何 解 决 钢 筋 锈 蚀 问 题 已 经 进 行 了 很 多 研 究 。
镀 锌 、 不 锈 钢 、 阴 极 保 护 法 、 环 氧 涂 层 、 混 凝 土 外 加 剂 等 等 之 类 的 方 法 都 已 被 试 验 过 。 然 而 , 上 述
方 法 中 没 有 一 种 方 法 能 够 彻 底 解 决 问 题 。 具 有 轻 质 、 高 强 、 耐 腐 蚀 等 优 异 性 能 的 FRP 材 料 的 出 现 ,
为 从 根 本 上 解 决 钢 筋 锈 蚀 问 题 带 来 了 希 望 。
目 前 , 具 有 较 高 耐 久 性 的 FRP- 混 凝 土 组 合 结 构 正 在 成 为 国 际 上 研 究 的 热 点 。 初 步 研 究 表 明 :FRP
型 材 、FRP 夹 芯 板 以 及 FRP- 混 凝 土 组 合 板 等 等 具 有 轻 质 高 强 、 施 工 方 便 、 耐 久 、 耐 疲 劳 的 特 性 , 因
此 非 常 适 合 作 为 桥 面 板 以 及 轻 质 人 行 桥 等 结 构 。 目 前 , 学 者 们 已 经 进 行 了 多 种 形 式 的 FRP- 混 凝 土 组
合 梁 试 验 研 究 , 然 而 对 于 组 合 梁 合 理 的 截 面 形 式 尚 未 取 得 一 致 的 观 点 。 轻 型 化 设 计 的 组 合 梁 往 往 面
临 着 刚 度 小 、 挠 度 大 、 腹 板 失 稳 、 抗 剪 性 能 差 、 脆 性 破 坏 、 连 接 构 造 难 、 造 价 高 等 方 面 的 问 题 。 开
发 研 究 能 够 在 公 路 桥 梁 中 应 用 的 中 、 大 跨 度 的 组 合 梁 成 为 了 一 种 历 史 使 命 。
为 了 充 分 利 用 纤 维 材 料 和 降 低 成 本 , 作 者 所 在 团 队 提 出 了 一 种 新 型 的 FRP 外 包 混 凝 土 组 合 梁
[52] 。 该 组 合 梁 采 用 纤 维 为 主 要 增 强 材 料 , 并 采 用 最 小 的 钢 筋 配 筋 率 , 通 过 改 变 配 纤 率 和 侧 面 纤 维 来
研 究 组 合 梁 受 力 。 组 合 梁 的 破 坏 模 式 表 现 为 纤 维 拉 断 和 纤 维 剥 离 。 组 合 梁 具 有 较 高 的 极 限 承 载 力 ,
CFRP 配 纤 率 为 0.27%, 钢 筋 配 筋 率 也 为 0.27% 的 组 合 梁 比 配 筋 率 为 2.5% 的 组 合 梁 承 载 力 高 出 60%。
组 合 梁 的 开 裂 后 刚 度 和 配 筋 率 为 1.0% 的 普 通 混 凝 土 梁 相 当 。 同 年 , 作 者 所 在 团 队 又 提 出 了 一 种 采 用
湿 粘 结 技 术 的 组 合 梁 。 这 种 组 合 梁 先 在 预 先 制 作 好 的 混 杂 FRP 模 壳 内 壁 上 涂 刷 粘 结 树 脂 , 后 浇 筑 混
凝 土 内 芯 ( 湿 粘 结 ),FRP 模 壳 作 为 钢 筋 混 凝 土 内 芯 的 保 护 材 料 和 组 合 梁 的 部 分 抗 弯 增 强 材 料 。 他
们 首 先 对 低 配 筋 率 ( 钢 筋 配 筋 率 为 0.2%, 纤 维 参 与 受 力 比 例 在 83% 左 右 ) 的 矩 形 混 杂 FRP-RC 组 合
梁 进 行 了 试 验 研 究 , 混 杂 纤 维 为 高 弹 模 碳 纤 维 与 玻 璃 纤 维 的 混 杂 ,FRP 与 混 凝 土 之 间 的 界 面 采 用 湿
粘 结 和 粘 粗 砂 两 种 , 试 件 及 尺 寸 见 图 45。 初 步 研 究 表 明 : 湿 粘 结 施 工 方 便 快 速 , 特 别 适 合 于 新 建 结
构 。 低 配 筋 率 (ρ=0.2%) 的 该 种 组 合 梁 与 适 筋 率 (ρ=1.5%) 的 普 通 混 凝 土 梁 在 初 期 刚 度 、 开 裂 荷 载 、
屈 服 强 度 以 及 极 限 强 度 相 当 。 然 而 这 种 低 配 筋 率 组 合 梁 的 使 用 刚 度 较 小 , 造 价 较 高 , 因 而 后 续 的 研
究 中 提 高 了 钢 筋 受 力 比 例 , 研 究 了 钢 筋 和 纤 维 受 力 比 例 不 同 的 组 合 梁 。
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