GFRP橋面板力學(xué)性能分析與應(yīng)用研究.pdf

1、GFRP橋面板體系是一種新型橋面結(jié)構(gòu)形式,與傳統(tǒng)的鋼筋混凝土橋面板相比,具有自重輕,抗疲勞性能和耐化學(xué)腐蝕性好、施工方便和良好的建筑性能等優(yōu)點。GFRP-鋼組合梁橋即為GFRP橋面板和鋼縱梁通過剪力件連接在一起的梁橋結(jié)構(gòu)。采用這種組合結(jié)構(gòu)在提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗腐蝕性能,減輕結(jié)構(gòu)自重和提高有效承載能力等方面具有很大的優(yōu)勢。
　　 為了保證GFRP-鋼組合梁橋的安全建造和使用,需對GFRP橋面板截面形狀,橋面板與承重梁之間的剪力連接件的

2、受力和GFRP-鋼組合梁橋的空間受力進(jìn)行研究。本文的研究工作主要圍繞以下幾個方面展開:
　　 1.復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)分析模型
　　 復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)是研究復(fù)合材料單層的宏觀性能與組分性能及細(xì)觀結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系的力學(xué)方法。細(xì)觀力學(xué)是宏觀力學(xué)分析的助手,它揭示不同的材料組合具有不同宏觀性能的內(nèi)在機(jī)制。采用不同細(xì)觀力學(xué)模型計算彈性常數(shù),對比GFRP橋面板靜載試驗與有限元分析結(jié)果,選取適用于拉擠工藝生產(chǎn)的GFRP橋面板的細(xì)觀

3、力學(xué)模型為混合法模型,為GFRP橋面板的強(qiáng)度分析和截面參數(shù)分析打下基礎(chǔ)。
　　 2.GFRP橋面板的截面設(shè)計
　　 GFRP橋面板主要承受輪載作用,在荷載作用下的整體和局部撓度都比較大。GFRP橋面板的整體和局部剛度成為設(shè)計的主要控制因素。通過鋪層設(shè)計與截面參數(shù)分析,確定了GFRP型材的截面尺寸,開發(fā)了安全可靠,輕質(zhì)高強(qiáng),適用于我國公路橋梁建設(shè)的GFRP橋面板。
　　 3.GFRP橋面板與鋼縱梁連接界面剪應(yīng)力的計

4、算分析
　　 采用彈性理論推導(dǎo)了在荷載作用下,GFRP橋面板與鋼縱梁連接界面的剪應(yīng)力分布公式,并與有限元計算值進(jìn)行了對比,驗證了理論計算公式的正確性。對背景GFRP橋面板-鋼組合梁橋的GFRP板與鋼縱梁連接界面的剪應(yīng)力分布情況進(jìn)行了計算分析。分析結(jié)果對GFRP橋面板-鋼組合結(jié)構(gòu)梁橋剪力件布置設(shè)計有重要的指導(dǎo)作用。
　　 4.剪力件承載力分析與剪力件的布置設(shè)計
　　 進(jìn)行了GFRP-鋼組合梁橋剪力連接件的推出試驗。

5、通過推出試驗確定了GFRP的設(shè)計擠壓應(yīng)力為150MPa,膠接層的強(qiáng)度為3MPa?？紤]剪力件承載能力有一定的安全系數(shù)的情況下,單個螺栓剪力件的設(shè)計承載能力為16.125kN,膠接層的設(shè)計抗剪強(qiáng)度為1MPa。并在此基礎(chǔ)上對組合結(jié)構(gòu)梁橋的剪力件分布進(jìn)行了設(shè)計。
　　 5.GFRP橋面板的彈性等效分析
　　 采用彈性等效原理對GFRP橋面板進(jìn)行了等效分析,分析結(jié)果表明等效模型計算的GFRP橋面板在荷載作用下的撓度值和試驗值相差在