混合型FRP-混凝土复合梁的开发

摘要整理

当代材料工程发展趋势要求开发高效的结构解决方案。纤维增强复合材料（FRP）替代钢材是解决腐蚀问题的关键途径。然而，典型FRP材料的弹性模量相对较低，导致结构构件变形较大。加之自重减轻引起的运动位移增加，这些因素使得开发兼具抗压混凝土和高拉伸性能FRP型材的混合结构成为必要。虽然此类混合体系适用于桥梁工程，但组分间粘结性能的不确定性复杂化了这些创新结构的开发和设计模型建立。典型解决方案侧重于局部粘结改善，如采用FRP型材穿孔和机械锚固系统。本研究提出替代方案，采用应力带桥梁结构体系开发混合梁原型，将合成纤维增强混凝土板与支座处固定的拉挤FRP型材相结合。该工作体现了结构开发理念：有限元（FE）建模结果定义设计程序的目标参考。一方面，该创新结构简化了相应的数值模型，假设混合梁系统各组分间完全粘结。另一方面，支座问题的解决方案（针对拉挤FRP型材对横向荷载抗力低的问题）改善了桥梁原型的结构性能，相比薄弱混凝土支座体系，使结构弯曲刚度和承载能力提高了一倍。弯曲试验证明了该方案在描述进一步发展所提结构概念的设计参考方面的充分性。

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