纤维增强复合材料工程应用技术标准 [附条文说明] GB50608-2020 建标库

10  复材筋及预应力复材筋混凝土结构构件

10.1  一般规定

10.1.1  本次修订增加了玄武岩纤维复材筋作为非预应力筋和预应力筋的设计规定。复材筋混凝土构件指仅用一种复材筋作加强纵筋的构件。预应力复材筋混凝土构件指预应力筋采用复材筋的构件。在复材筋混凝土结构中,建议复材筋的选择可以为玻璃纤维复材筋、碳纤维复材筋、芳纶纤维复材筋、玄武岩纤维复材筋。预应力复材筋应选用高强度、低蠕变、低松弛的复材筋。建议预应力复材筋的选择可以为碳纤维复材筋、芳纶纤维复材筋、玄武岩纤维复材筋。

10.1.2  复材筋的弹性模量较低,因此复材筋混凝土构件的裂缝宽度要求和挠度要求通常成为设计复材筋混凝土构件的控制因素,所以复材筋混凝土构件可首先进行正常使用极限状态的裂缝宽度、变形计算,算得需要的复材筋的面积后,再进行承载能力极限状态的验算。

10.1.3  蠕变断裂是指复材筋在低于其承载力的拉力的长期作用下发生断裂的现象,这是复材筋特有的问题。为了保证在复材筋设计基准期内不发生断裂,其长期承受的应力不能大于某一个限值。根据国内外已有试验数据和相关规范,碳纤维复材筋、芳纶纤维复材筋、玻璃纤维复材筋和玄武岩纤维复材筋的蠕变断裂折减系数分别取为1.4、2.0、3.5和2.0。考虑蠕变断裂及环境影响,复材筋和预应力复材筋在荷载准永久组合下的应力不能超出限值σfs,lim

10.1.4  借鉴美国规范《预应力FRP筋混凝土结构》ACI440.4R中关于预应力碳纤维复材筋和芳纶纤维复材筋张拉控制应力上限,并考虑到本标准中芳纶纤维复材筋的环境折减系数取值比ACI440.4R规范中略高,本标准将碳纤维复材筋和芳纶纤维复材筋的σcon上限值分别取为0.65ffk和0.55ffk。预张拉处理的玄武岩纤维复材筋百万小时的蠕变断裂试验表明,考虑95%保证率的玄武岩纤维复材筋的蠕变断裂应力为0.54ffk,故玄武岩纤维复材筋的σcon上限值偏安全取为0.50ffk

    如果控制应力取值过低,则预应力复材筋在经历了各项损失后,对混凝土产生的预压应力过小,不能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。因此,给出碳纤维复材筋、芳纶纤维复材筋和玄武岩纤维复材筋的σcon下限值分别为0.40ffk、0.35ffk和0.35ffk