BFRP筋—钢纤维再生混凝土梁受弯性能研究

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再生混凝土技术能够将废弃混凝土重复利用,有利于社会和自然环境的可持续发展,因此正受到越来越多专家学者的关注和研究。另外,针对再生混凝土自身存在的一些不足,有关学者进一步提出通过掺入纤维的方法来改善其性能。现有研究表明,适量的钢纤维对再生混凝土有较好的增强增韧效果,能满足工程应用的需要。另外一方面,玄武岩纤维复合增强筋(BFRP筋)作为一种新型FRP筋,具有轻质高强、较好的耐腐蚀性、无磁性等特点,可以有效地避免混凝土构件因钢筋锈蚀而缩短使用寿命等问题,并且能有效地减轻结构自重。因此,基于BFRP筋-钢纤维再生混凝土巨大的潜在工程应用价值,本文希望通过对BFRP筋-钢纤维再生混凝土梁受弯性能的试验与理论研究,为该类型构件将来在工程实际中的应用与相关规范的编写提供数据参考和支撑。本文首先通过9根BFRP筋再生混凝土梁和1根钢筋再生混凝土梁的简支三分点受弯试验,研究了不同配筋率、再生骨料取代率、配筋类型等因素对BFRP筋再生混凝土抗弯性能的影响,研究和验证了BFRP筋再生混凝土梁构件的抗弯力学性能及工程应用的可行性。研究结果表明:再生骨料取代率对BFRP筋再生混凝土梁抗弯性能的影响较小,而配筋率影响则较大。由于BFRP筋具有低弹模、高强度的特点,因此BFRP筋再生混凝土梁开裂性能较差,开裂后的裂缝较宽,破坏前挠曲变形较大。故建议在设计BFRP筋再生混凝土梁时应按超筋梁设计。其次,基于以上试验研究基础上,本文又设计了11根BFRP筋-钢纤维再生混凝土梁和1根钢筋-钢纤维再生混凝土梁,通过三分点抗弯试验研究了不同钢纤维体积掺量、纤维混凝土层高度、再生骨料取代率、配筋率以及配筋类型等因素对其抗弯性能的影响。通过对比试验,重点分析了试验梁的破坏模式、特征荷载、混凝土和纵筋应变、跨中挠度、裂缝发展及延性等方面的差异。研究结果表明:钢纤维的掺入明显改善了再生混凝土的特性,提高了试验梁的受弯承载力和开裂性能。在受拉区部分采用钢纤维混凝土有利于提高梁的抗弯性能。相比于全截面钢纤维再生混凝土构件,虽然极限承载力有所降低,但比较未掺入钢纤维的构件在开裂性能和承载能力等方面都有较明显的提高。最后,根据现行的国内外规范和相关的理论推荐公式,验算了BFRP筋-钢纤维再生混凝土梁的裂缝及变形,经过与试验数据进行对比后验证了相关规范的适用性,并给出了相关的建议。另外,还提出了BFRP筋-钢纤维再生混凝土梁的极限承载力相关计算公式,考虑了受拉区钢纤维对受弯承载力的贡献作用。且通过验算发现,将钢纤维再生混凝土的极限压应变取值为0.0035~0.004时计算结果更为准确。
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