浅析含阻裂增强层的复合钢筋混凝土结构设计

Word版本，下载可自由编辑浅析含阻裂增强层的复合钢筋混凝土结构设计大量室内试验与工程实践表明，一般钢筋混凝土结构的使用性能不佳和适用范围受限与裂纹不加限制地进展有着直接关系，要想改善一般钢筋混凝土结构的使用性能，就必需寻求有效的裂纹控制办法。接下来我们就看来

一、裂纹对钢筋混凝土结构的危害

裂纹是固体材料中的某种不延续现象。主要有骨料与水泥石的粘结面上的粘结裂纹、水泥浆中的裂纹以及骨料裂纹。近代的混凝土的微观讨论表明：微裂纹的扩展是材料破损程度的标志，同时，微裂纹的存在也是一种材料本身固有些物理性质。因而，裂纹在钢筋混凝土结构中的存在有其必定性。但是假如裂纹不加限制地进展，不仅会导致结构的终于破坏，还会对结构的正常使用也会产生诸多不利影响。主要表现在：

1、钢筋、混凝土受力状态的变化

钢筋混凝土结构开裂比较严峻后，钢筋和混凝土的粘结在裂纹附近遭到严峻破坏。粘结破坏的结果：一方面，使裂纹处的混凝土由本来的一个整体变为破裂的联系不强的各部分；另一方面，使钢筋在局部范围拉长无数，钢筋应力的增长很大。同时，因为裂纹的过渡进展，使得上部混凝土受压区高度很小，混凝土压应力值较高。

2、抗剪能力降低

钢筋混凝土结构的抗剪能力很大程度上取决于结构中混凝土的整体性，当钢筋混凝土结构开裂比较严峻后，混凝土被裂纹分割成许多支离破裂的自立部分，混凝土的整体性显然下降，对于结构截面而言，参加抗剪的混凝土的净面积减小，因此，结构的抗剪能力也随之下降。

二、含阻裂增加层的复合钢筋混凝土结构的优势分析

传统预应力混凝土结构胜利解决了混凝土过早开裂的问题，提升了结构的抗裂度和刚度；同时有效地通过了高强材料。但是传统预应力结构存在一些缺点：①工艺较复杂，对施工质量要求甚高。②需要有一定的特地设备，如张拉机具、灌浆设备等。③预应力混凝土结构的开工费用较大，对于跨径小、构件少的工程，成本较高。那么是否有其他容易、经济的办法，既能提升钢筋混凝土结构的抗裂性能，同时又能充分发挥高强材料的优势？大量试验结果表明，同等条件下，含阻裂增加层的复合钢筋混凝土结构与一般钢筋混凝土结构相比，具有越发优越的力学性能。

三、含阻裂增加层的复合钢筋混凝土结构的设计

1、混凝土材料的挑选

高强混凝土相比一般混凝土具有强度高、变形小的特点，在相同荷载条件下，可削减构件截面尺寸，降低结构自重。因为恒载的显著减轻，较长的跨度在技术、经济上就成为可能。除了上述优点外，高强混凝土还具有密实性好、耐久性好等优点。因此，复合钢筋混凝土结构中的混凝土应尽可能的选用高强混凝土。

2、钢筋材料的挑选

预应力混凝土之所以具有魅力，不仅是由于因为利用控制裂纹和变形改善了结构在使用荷载下的工作特性，更是由于其可以有效的通过高强钢筋，充分发挥高强材料的优势，从而可以使用小而轻的构件。这样，混凝土结构的应用范围也就大大扩大了。而对于我们所讨论的新结构来说，因为裂纹的进展得到有效控制，使得高强钢筋的应用得以实现，从而可以减小新结构自重，恒载与活载比例减小，跨度就可以增大。因此，复合钢筋混凝土结构在挑选钢筋类型时宜选用高强钢筋。

3、阻裂增加层的挑选

混凝土的弹性模量普通为23～36GPa,CFRP的弹性模量普通为210GPa左右。因此，阻裂增加层选用玻纤维增加塑料时，因为混凝土与CFRP相差一个数量级，互相之间的弹模极不匹配，使得两者之间的变形不协调，界面剪力过大，简单发生端部混凝土庇护层剥离破坏和端部界面剥离破坏。这里首先介绍两个概念。界面连结也就是指界面粘结状况。

界面强连结是指界面连结强度高于被连结的两物体中任一物体的剪切强度或拉伸强度，界面强连结的破坏特征表现为被连结的物体在连结界面附近的破坏，而不是界面本身的破坏；界面弱连结是指界面连结强度低于被连结的两物体的强度，界面弱连结的破坏特征表现为界面本身的破坏。

4、粘结剂的挑选

树脂兼作FRP复合材料的基体和FRP与混凝土间的粘结剂。对于新结构而言，树脂的粘结作用十分重要，普通选用环氧树脂作为粘结剂。为了保证FRP和混凝土之间能够很好地共同工作，要求用于粘贴FRP的粘结剂的抗剪强度满足一定要求。在新结构的实际应用中可以用混凝土的剪切强度来对粘结剂的