BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验研究.docx

BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验研究
BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验研究
引言
随着社会经济的不断发展和科技的不断进步，混凝土结构作为一种重要的建筑元素得到广泛应用。在建筑中，混凝土结构主要用于支撑跨度大、荷载重的建筑，如桥梁、高层建筑等。然而，在长期使用过程中，混凝土结构存在着许多问题，如开裂、腐蚀、老化等，这些问题严重影响了混凝土结构的使用寿命和安全性。为此，人们一直致力于改进混凝土结构的性能，以提高其抗震、抗裂、抗腐蚀等能力，延长其使用寿命。
目前，钢筋混凝土结构是最为常用的混凝土结构形式之一，其主要原理是利用钢筋对混凝土进行加固和增强。然而，钢筋也存在着许多问题，如腐蚀、开裂等。这些问题不仅会影响钢筋的性能，还会对整个混凝土结构的稳定性造成影响。因此，近年来人们开始探索其他替代材料，如碳纤维、玻璃纤维等，作为钢筋的替代品。其中，玻璃纤维增强聚合物（BFRP）作为一种新型的钢筋替代材料逐渐受到人们的关注。
本文主要研究BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯性能试验，以期探讨BFRP材料作为替代钢筋的可行性和优越性。
实验材料及方法
实验采用普通混凝土，BFRP筋和普通钢筋作为材料。混凝土的比例为：水泥、砂子和碎石的比例分别为1:2:3，水灰比为0.45。混凝土的配制按照混凝土配合比设计要求进行，坍落度为16~18cm。BFRP筋采用有机玻璃纤维增强聚酯树脂制成，强度等级为GFRP40，直径为12mm，长度为1500mm，每根BFRP筋两端用直径为25mm的钢筋加固。普通钢筋采用HRB400级别的钢筋，直径为12mm，长度为1500mm。
本实验采用两种配筋方式，分别为BFRP筋加钢筋配合配筋方式和BFRP筋与钢筋等量配筋混合配筋方式。试验中，钢筋主筋采用直径为12mm的钢筋，采用条形BFRP筋加弯制钢筋加强剪力构件。试验中，所有梁的尺寸均为250mm×300mm×2300mm。
实验中利用二次钢筋计算配筋率，计算得出两种配筋方式的配筋钢筋率为1.577%。
实验中用外力作用在梁两端，以考察混凝土结构在抗弯条件下的变形及抗弯承载力。
结果与分析
本实验将BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁和BFRP筋加钢筋配合配筋混凝土梁分别进行了负载实验，并测量了试验中的变形位移和破坏形态。
本实验结论得出两种配筋方式的抗弯性能大致相同，其中BFRP筋加钢筋配合配筋混凝土梁的极限载荷为111.33kN，破坏形态为混凝土压溃；BFRP筋与钢筋等量配筋混合配筋混凝土梁的极限载荷为110.29kN，破坏形态为双肢弯曲（图1）。
图1：BFRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁的破坏形态
与钢筋相比，BFRP筋具有许多优越性，如优异的耐疲劳性、耐腐蚀性等。BFRP材料的优越性能可以为混凝土结构提供更长的使用寿命。然而，BFRP筋的始裂预应力较差，可能会降低混凝土结构的稳定性。因此，在BFRP筋的使用过程中需要更加谨慎，并且需要结合实际情况进行评估。
结论
通过本次试验，得出两种配筋方式的抗弯性能大致相同。但是，BFRP材料具有钢筋不具备的优异性能，如优异的耐疲劳性、耐腐蚀性等，可以为混凝土结构提供更长的使用寿命。因此，BFRP材料作为钢筋的替代品具有广阔的应用前景。同时，BFRP材料的始裂预应力较差，需要在使用过程中更加谨慎。未来需要进一步加强对BFRP材料的研究和开发，使其可以更广泛地应用于混凝土结构中，以提高混凝土结构的抗震、抗裂、抗腐蚀等能力，延长其使用寿命。