玻璃纤维混凝土板的试验研究

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发布时间：2021-09-06

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玻璃纤维混凝土板的试验研究
郑俊杰，李志华，翟世鸿2
(1．华中科技大学a．土木工程与力学学院；b．控制结构湖北省重点实验室，湖北武汉430074；
2．中交集团桥隧重点实验室，湖北武汉430071)
摘要：为了给应用于盾构隧道进出口洞墙的玻璃纤维混凝土板设计提供理论依据，采用千斤顶加载，应变仪
和百分表采集数据，进行了四块玻璃纤维混凝土板和两块钢筋混凝土板的室内试验，分析了两种材料构件性能
的差异。试验结果表明玻璃纤维混凝土构件的挠度和裂缝宽度比钢筋混凝土构件大，玻璃纤维筋与混凝土之
间的粘结性能是制约构件性能发挥的重要因素。最后对玻璃纤维混凝土板的设计计算方法提出了一些建议。
关键词：玻璃纤维；混凝土板；挠度；粘结性能
中图分类号：TU377．9 l 文献标识码：A 文章编号：1672-7037(2009)01-0019-03
通常盾构工法中的进发、到达竖井用钢筋混
凝土构筑，用盾构机的掘削刀具直接掘削这些竖
井的井壁进行盾构的进出洞的开口作业极为困
难，为此人们期望找到一种高强度、易切削的材料
来代替钢筋作为混凝土的加强筋。其中，玻璃纤
维是一种比较合适的材料，可做成和普通钢筋一
样的外形，放置在混凝土中作为内置的增强材料
使用⋯ 。然而，玻璃纤维的弹性模量和延性较
低，玻璃纤维混凝土构件与钢筋混凝土构件相比
有更大的挠度与裂缝宽度，因此玻璃纤维混凝土
构件的结构性能与钢筋混凝土构件的性能有很大
差异。现行混凝土结构设计规范不能适用
于玻璃纤维混凝土结构的设计。
国内外学者对玻璃纤维混凝土构件的性能进
行了一些研究。Branson 从理论上提出了计算
梁截面有效惯性矩的公式；Michaluk 通过实验
发现配FRP筋的试件在最终破坏时，FlIP筋的强
度没达到其抗拉强度；Bradberry 提出GFRP筋
用于混凝土结构时需超筋设计，以确保破坏模式
为混凝土受压破坏，避免GFRP筋的突然脆性断
裂导致的结构突发失效和破坏；高丹盈和Bra．
him 建议把纤维增强塑料筋混凝土梁设计为由
混凝土压坏控制的梁；罗毅假设混凝土先受压
破坏，推导了玻璃纤维混凝土构件抗弯设计方法。
但是，目前的研究主要集中于梁的设计理论，关于
玻璃纤维板的研究相对较少。
本文通过对四块玻璃纤维混凝土板和两块钢
筋混凝土板进行实验研究，探讨两种结构性能的
差异，为玻璃纤维混凝土板的配筋设计提供依据。
1 试验方案
1．1 试件设计及材料性能
本文试验共有两组玻璃纤维混凝土板和一组
用作对比的钢筋混凝土板(编号分别为Bl、B2和
B3)，每组均有两块，板的尺寸均为1500 inln×
1000 lilln×120 mm。玻璃纤维筋直径为6 mm，弹
性模量为40．8 GPa，极限抗拉强度为800 MPa，钢
筋采用Q235，混凝土强度等级分别为c15和
c30。各块板的设计荷载均为150 kN／m ，有关参
数见表1。
表1 板的材料及加载方式
编号加强筋材料混凝土强度加载方式
1．2 加载方案和测点布置
为进行对比，加载方法采用两种，一种为用四
点集中加载模拟均布荷载(图1)，千斤顶施加的
集中荷载先传到横梁上，再分配到两根分配梁上，
然后通过四个圆形的橡胶支座施加到试验板上；