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1?1 复材-混【凝土组合梁和组合】板
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11【.1 《一般规?定,
】11.?1,.1: 复材-混凝【土组合梁即纤维增强!复合材料-混凝【土组合梁是单个或多!个复材梁《式构:件与:其,顶面的整体》混凝土?翼板沿二者》的结合界面通—。。过抗剪?连接构?造组合形成的受弯构!件它利用复材构件】自重轻、强度—高、:弹性好和混》。凝土翼板刚度大、稳!定性好、工程造【价低的优势通常【将复材构件用于组合!梁的受拉区》将混凝土翼板用于组!合梁的受压》区因此复材-混【凝土组?合梁的?最优结构体系为【简支:梁当经?济,条件许可或工程【实,际需要时也可用于连!续,。。梁和伸臂梁在—施工过程中复材构件!可作:为混:凝土翼板的永—久模板
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根据近!年的:研究增加复材-混凝!土组合板复材板【在受拉侧并可作为】永久模板混凝—土在受压侧通过【抗剪连接构造组合工!。作混:凝土可采用》掺入纤维的混—凝土以?及超高性能》混凝土等
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:11.1.2 】国内外研究实践【中复材-混凝—土,组合梁构件多—采用箱形截面和工】形截面形式复材-】混凝土组《合板:可采用空心》复材板上《增设混凝土层设计方!法同箱形梁》;也可采《用带:肋复材板为底板的形!式从技术、经济性】能综合最优》的角度考《虑复材?构件的优化》截面形式应是以较少!的复材材料》获得较大的弯—扭,刚度因此组合梁【复材构件宜首选箱】形截面形《式工程常《用且证明有效的【复材箱形《截面梁式构件主【要有层合板箱形截面!。构件、层《合板箱形截面夹芯构!件、夹芯板箱形截面!构件
! ?复材构件《为,非均:质各向异性结—构,应根:。据组合梁《的受力状态及复【材构件?各点的应力状态【对组成复《材构件的纤维铺层取!向进行专《门设计可按复—合材料力学理—论和相应设计规范】设,。计计算确定
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复材构!件一般采用碳纤维复!材、芳纶《纤维复材、玻璃纤维!复材单一《纤,维增强复合材料【或其中二者或三者混!杂复合材《。料构成?复材构件的基体树脂!一般采用环氧树脂】、乙:。烯基:酯树脂?和不饱?和聚酯树《脂因复?。材-:混,。凝土组合梁的界【面上:混凝土翼《板对:界面:存在着?碱化学腐蚀》作用玻璃纤维复【材中的中碱玻璃纤维!耐碱腐蚀性能相对较!弱强度相《对也较低故》要求玻璃纤维—复材:构,。件界面处的》纤,维材料应选用无碱玻!璃纤维和耐碱玻【。璃纤维;因环氧树】脂中的醚基和—羟基极性基团能【使环氧树《脂分子与《相邻混?凝土基材表》面产生吸力并且【环氧树脂耐碱—腐蚀性强故要求复】材构件的界面—层树脂应选择三【种基体?树脂:中,粘接力、耐水—性、耐蚀《性最好的环氧树【脂,从材料上《保证复材-》。混凝土组合梁不因】界面粘接连接失效】造成剥离破》坏
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11.《1.3 复材【构件的材料为完全弹!性材:料并且这《。种弹性接近线弹性故!从反映材料性—能的主要、真实【内容和简化分析计】算考虑复材构件的】。。。材料:。可按线弹性材料【考虑
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?。 因复材构件的材!料和结?构,都是非?均质各向异性材料】性能参?数的表述《非常复杂若用复【合材料力学的微【观力学弹性常数方法!表述不仅计算分析困!难也不便于工程应用!因此采?用等效?的弹:性常数即复材构件】顶板、底板、侧板的!表观平?均弹性?常数:这不仅?能反映复材》构件的宏观材料性能!还能省略繁》杂的复合材料力学计!。算使复?材-混凝土》组合梁的工程应【用从设计计算上【。成为真实可行
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复材!构,件,材料的等效弹—性常数确定可—由与复?。材构件中相》同,材料、相同铺层构】造和相同工艺条【件的试件按国家相应!技术标准进行试验确!定;为避免每个【工程每根梁都—靠试验获得材料性】能参数?和,节省试?验费用?。也可按经典复合【材料力学《理论由?组成复材构》件各单层《的纤维、树脂材料】的弹性常数和铺层方!式计算确定复材构件!。顶板、底板和侧板的!等效弹性常数
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复【材-混?凝土:组,合梁:中复材?。构件的?力学性能指标—如静:、动力拉、压、【弯,、剪强度都远—。高于混?凝土翼板若混—凝土翼板强度等【级太低易《使组合梁的力—学性能不能充—分发挥并《且,界面:连接强度也较低【也易使组合梁的【。界,面连接失效》故,规定组合梁中—的,混凝土翼板的强度】等级不应低于C2】0
1】1,.1.4《 完全《抗剪连接是指—最,大弯矩截面到零弯】矩截面?间的所有抗剪连接件!的抗剪?能力都大于》或等于极限状态【下,平衡条件确定的各连!接件所受《的剪力国《内曾:进行:过复材波形板—、干法?粘接:复材小工字梁—、螺栓剪力钉—。等剪力连《接的试?验,研,究国内外《其,。。他单位也进行过粘】接横向?的树脂混凝土条【、复材销钉等形式】的剪力连接的研究】结果:。表明:各种本条规定的【连接:方式均能提》供可靠的剪力连【接同时容易保证【。施工质量
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11—。.1.5 复材】-混凝?土组合梁混》凝土翼板的》有效宽度计》算参:考了现行国》家标准?。混凝土?。结构设计规范—GB 50010和!钢结构设计标准【GB ?5001《7的规定根据相关科!研单位试验结果此】条,规定中的要求—是合理且偏》。于保:守的
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》。1,1.1.6 组合!梁的:挠度可?按弹性方法计算【。是因为组《合梁复?材构件?的材料为线弹性【在荷载标准》组合:作用下产生的截【面弯矩不会》使混:凝土翼板进》入明:显的塑性界面—的剪:。力连:接件也处于弹性【但如果?混凝土?翼,板出现开裂应考【虑其影响忽略受拉区!。混凝土的《刚度贡献
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11.1.7 !混凝土受压》。破坏具有一定—。的延性并且能—使材料强度》。得,到充分发挥》而复材受《拉断裂、剪》切断裂和界面剪力】连接破坏等破—坏,形式具有明显—的脆性?。应在结构设计中予】以避免如果》。不能避免《应适当进行承载【力折减以《保证结构具》有足够的承载力安全!储,。。备
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11.1.】8 复材》构件作为混凝—土翼板的《模板:使,用的施工《状态应根据》复材构件《的支承方式》。和施:工荷载按弹性方法计!算复材构件的强【度、:稳定性和变形并【符合相应的》技术标准要》求使用阶段》组合:梁的承载能力—极限状态《。验算可不考》。虑复材构件》初始内力对组合【梁极限承载力—的,影,响但组合《梁的变形计》算应考虑使用阶段荷!载产生的变形与【施工阶段复材—构件的变形进行叠加!
11.!1.9 《 复材?构件的有效应力比为!构,件的设计应力与设】计强度的比值—因复:材构件在《长期荷载作用下会】产生徐变当》。拉,应力水平较高时【会出现?徐变断裂以玻—璃纤维复材》构件为例因试验证】明玻璃纤维复材【材料的徐《变系数不超》过,2.1?故玻璃纤维复材【构件的设《计应变应控制在【其极限应《变的1?。/2.1以》内由此?推,。得玻:璃纤维复材的设计】应,力,不应超过其》设,计强度的1/2.】1=0.48故可】偏安全地规定玻【。璃纤:维复材构件考虑长期!荷载影响的有—效应力比不》超过0.《3碳纤维复材、【芳纶纤维复材构【。。件的有效应力比规定!推导:证明类似《
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