论文部分内容阅读
玄武岩纤维复合材料(BFRP)具有抗拉强度高、耐腐蚀性和化学稳定性、高热稳定性和高绝缘性、成本低廉等优点。同时BFRP筋的热膨胀系数与混凝土相近,确保了混凝土与筋材的同步变形。在基坑支护工程中常采用的支护桩,若通过研究提出BFRP支护桩设计理论,用BFRP筋替代其中部分或全部钢筋,充分发挥其经济及技术优势,应用前景将十分广泛。论文通过室内试验,研究了BFRP筋与混凝土之间的粘结性能,获得了BFRP筋混凝土结构设计的重要参数。通过类比GFRP筋的混凝土结构设计方法初步得出BFRP筋混凝土结构设计方法。对BFRP筋混凝土圆形截面正截面受弯构件和板件进行了室内试验,通过不同的配筋方式和配筋率对构件的承载力和变形性能进行测试,并运用数值模拟对室内试验结果进行了验证。最后综合试验数据对BFRP筋材混凝土构件的设计方法进行了修正。对实际工程中BFRP筋混凝土支护桩进行了配筋设计,并进行了桩身变形及主筋受力的现场监测,验证了BFRP筋混凝土支护桩的实用性及有效性。论文研究表明,BFRP筋材与混凝土的粘结性能良好,粘接强度范围约14～29MPa。采用了2种不同直径的BFRP筋材和3种配筋率进行BFRP桩室内试验,结果表明BFRP桩承载能力随配筋率的提高而提高,且当筋材直径相同时配筋率越高构件承载力越高,当配筋率相同时筋材直径越小构件承载力越高。BFRP混凝土板采用了 4种不同直径的BFRP筋材和3种配筋间距,结果表明BFRP混凝土板承载力随配筋率的增大而提高,但配筋率的提升并没有使承载力有明显提升。数值模拟结果与试验结果吻合较好,内部筋材的受力分布与预期相符合。利用试验和数值分析结果对BFRP混凝土构件承载力计算公式进行了修正,得出了公式的调整系数β为2.5。对比实际工程中BFRP筋混凝土支护桩和钢筋混凝土支护桩的变形和应力监测结果,BFRP筋混凝土支护桩变形稍大于钢筋混凝土桩,且主筋受力稍小,但结构整体稳定,达到了支护效果,证实了BFRP筋应用于基坑支护桩的安全性和可靠性。论文研究提出了 BFRP支护桩设计方法及设计参数,通过工程实例验证了BFRP支护桩的实用性,建议在更多岩土工程中推广应用。