GFRP筋与钢筋的混凝土板受弯性能对比试验2

1、GFRP筋与钢筋的混凝土板受弯性能对比试验摘要: 制作了尺寸为2 300 mm x 1 000 mm x 150 mm的混凝上板，分别配有GFRP筋及直径相同的钢筋。对两种板做弯曲试验，并监测板的应变及变形情况。 监测结果表明，混凝上开裂前板截面上的应变较小，截面变形符合平截面假定，并且，混凝上开裂荷载较为接近。当混凝上开裂之后，GFRP筋混凝上板的挠度增长速度远比钢筋混凝上板快。GFRP筋混凝上板受弯变形发展分为两个阶段，而钢筋混凝上板受弯变形发展分为三个阶段。最后，GFRP筋混凝上板的破坏表现为GFRP筋被拉断;钢筋混凝上板的破坏表现为受压区混凝上被压碎。1一、试件制作1、试件原材料和尺寸

2、 根据试验台尺寸，试件尺寸定为2 300 mm x1 000 mm x 150 mm。采用双层双向配筋和C30混凝土浇筑。试件的配筋情况如图1所示。试验共制作6块同样尺寸的混凝土板，其中3块内配直径10 mm的GFRP筋(编号为A-1, A-2 , A-3 );另3块内配直径10 mm的钢筋(编号为B-1, B-2, B-3)。保护层厚度均为巧mm。此外，为了测定混凝土强度，在浇筑混凝土板试件的同时制作6块混凝土标准试块，在相同条件下进行养护。22、实验设计2.1 测点布置 板底和板侧表而刷白色石灰浆，并用墨线在构手表而画出50 mm X 50 mm的方格，分别粘贴应变片并在加载前安装位移计。

3、监测点布置位置见图22.2 加载装置33、实验结果即分析3.1 试件的荷载变形过程及破坏形态特征 （1）可见，混凝土开裂前板截而上应变较小，且变形的变化规律符合平截而假定。混凝土基本处于弹性工作阶段，应力与应变成正比，受压区和受拉区混凝土应力分布图为三角形。随着弯矩的增大，受拉区边缘处混凝土将首先开始表现出塑性性质，中性轴稍有上升。4 （2）GFRP筋混凝土板的挠度和弯矩关系如图6所示。可见，GFRP筋混凝土板的挠度和弯矩关系可分为两个阶段。当弯矩较小时，挠度和弯矩关系接近直线变化，这时的工作特点是板尚未出现裂缝，称为第I阶段;当弯矩超过开裂弯矩M二后，由于已有裂缝发生，且之后将不断出现新的裂

4、缝，随着裂缝的出现与不断开展，挠度的增长速度较开裂前快。GFRP筋混凝土板受压区混凝土边缘纤维压应变达到混凝土抗压强度之后，板所受弯矩仍能继续增长，直到GFRP筋的应变达到其材料的抗拉强度，GFRP筋拉断，标志着GFRP筋混凝土板的破坏。该阶段称为第II阶段。5（3）钢筋混凝土板的挠度和弯矩关系如图7所示。钢筋混凝土板的挠度和弯矩关系可分为3个阶段。当弯矩较小时，挠度和弯矩关系接近直线变化，且是板尚未出现裂缝，称为第I阶段。当弯矩超过开裂弯矩M后，有裂缝发生，且之后将不断出现新的裂缝，随着裂缝的出现与不断开展，挠度的增长速度较开裂前快，且板带有裂缝，称为第II阶段。在弯矩达到开裂弯矩时，曲线上

5、出现第一个明显的转折点。在第II阶段的发展过程中，钢筋的应力将随着荷载的增加而增加。当受拉钢筋达到屈服强度的一瞬间，标志着第II阶段的终结而转化为第III阶段的开始。这时，挠度和弯矩关系曲线上出现第二个明显的转折点。第III阶段的工作特点是板的裂缝急剧开展，挠度急剧增加。钢筋应变虽有较大增长，但其应力却始终维持屈服强度不变。受压区混凝土边缘纤维应变迅速增长，当达到混凝土受弯时的极限压应变。u时标志着板开始破坏，受压区混凝土被压碎，而板底出现多道贯穿裂缝，且缝宽较大。63.2 GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的对比分析 （1）GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的挠度和弯矩关系对比如图8所示。可见,

6、开裂荷载主要由混凝土的抗拉强度决定，GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的开裂荷载比较接近。之后，由于GFRP筋的弹性模量远小于钢筋的弹性模量，GFRP筋混凝土板的挠度增长速度远比钢筋混凝土板快。待钢筋进入屈服后，钢筋混凝土板的挠度急剧增加而承受弯矩增加很小，此时挠度的增长速度反超过GFRP筋混凝土板。钢筋混凝土板的极限弯矩60 kN*m,表现为GFRP筋拉断。7 (2)GFRP筋和钢筋混凝土板的挠度变化见图9与图10,横坐标，为监测点离左端点距离。每级荷载为30 kN。在N30 kN时，GFRP筋和钢筋混凝土板的挠度变化比较接近;之后GFRP筋板的挠度显著增加，且每级荷载的挠度增加幅度基本一致;

7、在N=120 kN时，GFRP筋混凝土板的跨中挠度达到42 mm，而钢筋棍凝土板在荷载N=120kN时跨中挠度还不到10 mm ;加载到N=150 kN时，钢筋混凝土板的挠度急剧增加，跨中挠度迅速增加到50 mm，已接近GFRP筋棍凝土板的跨中挠度55mm。84、结语（1）通过对GFRP筋混凝土板和钢筋混凝土板的纯弯对比试验发现，变形的变化规律符合平截而假定，凝土开裂荷载也比较接近。但是，当混凝土开裂之后，由于GFRP筋的弹性模量远小于钢筋的弹性模量，GFRP筋混凝土板的挠度增长速度比钢筋混凝土板快。（2）GFRP筋混凝土板的挠度和弯矩关系可分为开裂前和开裂后2个阶段，最后GFRP筋混凝土板的破坏现为GFRP筋拉断。钢筋混凝土板的挠度和弯矩关系分为开裂前，钢筋屈服前和钢筋屈服后3个阶段。（3）钢筋混凝