GFRP橋面板力學性能分析與應用研究.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行研究。本文的研究工作主要圍繞以下幾個方面展開:
　　 1.復合材料的細觀力學分析模型
　　 復合材料的細觀力學是研究復合材料單層的宏觀性能與組分性能及細觀結(jié)構(gòu)之間的定量關(guān)系的力學方法。細觀力學是宏觀力學分析的助手,它揭示不同的材料組合具有不同宏觀性能的內(nèi)在機制。采用不同細觀力學模型計算彈性常數(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橋面板的細觀

3、力學模型為混合法模型,為GFRP橋面板的強度分析和截面參數(shù)分析打下基礎。
　　 2.GFRP橋面板的截面設計
　　 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計的主要控制因素。通過鋪層設計與截面參數(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,適用于我國公路橋梁建設的GFRP橋面板。
　　 3.GFRP橋面板與鋼縱梁連接界面剪應力的計

4、算分析
　　 采用彈性理論推導了在荷載作用下,GFRP橋面板與鋼縱梁連接界面的剪應力分布公式,并與有限元計算值進行了對比,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力分布情況進行了計算分析。分析結(jié)果對GFRP橋面板-鋼組合結(jié)構(gòu)梁橋剪力件布置設計有重要的指導作用。
　　 4.剪力件承載力分析與剪力件的布置設計
　　 進行了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的設計擠壓應力為150MPa,膠接層的強度為3MPa。考慮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計承載能力為16.125kN,膠接層的設計抗剪強度為1MPa。并在此基礎上對組合結(jié)構(gòu)梁橋的剪力件分布進行了設計。
　　 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