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BFRP筋混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究
BFRP筋混凝土无腹筋梁抗剪性能试验研究
摘要：本文旨在研究BFRP筋混凝土无腹筋梁的抗剪性能，通过试验得出了梁的承载力及破坏模式，并结合试验结果讨论了BFRP筋混凝土无腹筋梁的适用范围、优点和优化设计建议。
关键词：BFRP；无腹筋梁；抗剪性能；承载力；破坏模式
1.引言
随着现代建筑和城市化的不断发展，对于大跨度和高强度建筑材料的需求越来越高。传统的钢筋混凝土已经无法满足现代建筑的要求，因此更具有优势的复合材料逐渐受到人们的青睐。BFRP是一种由玻璃纤维和环氧树脂构成的新型复合材料，具有轻质、高强、耐腐蚀、耐久性好等优点，可用于制作梁、板、柱和桥梁等建筑结构。
本文旨在研究BFRP筋混凝土无腹筋梁的抗剪性能，通过试验研究得出了梁的承载力和破坏模式，并分析了BFRP筋混凝土无腹筋梁的适用范围、优点和优化设计建议，以期为建筑结构的设计和施工提供参考。
2.试验设计和材料参数
2.1试验设计
本次试验选用的是标准跨度为2000mm的三点弯曲试验，在跨中50mm的位置施加集中力加载，采用减速加载方式，记录试验过程中的荷载-位移曲线和顶板变形。试验中设置了4个不同梁高比（h/d）的试件，具体参数见表1所示：
表1不同梁高比试件参数
试验编号断面尺寸(mm)BFRP筋配筋率(%)梁高比
SP1150×150×20000.604.0
SP2150×150×20000.803.0
SP3150×150×20001.002.4
SP4150×150×20001.202.0
其中，断面尺寸为150×150mm，梁长为2000mm，配筋率根据梁高比选用不同的比例，共设4个试验组。
2.2材料参数
本次试验选用的BFRP筋材料为直径为10mm的长玻璃纤维增强环氧树脂复合材料筋，混凝土采用C30标号的普通混凝土。混凝土配合比为：水胶比0.4，水泥、石英砂、碎石比例为1:2.14:3.27。材料参数详见表2。
表2材料参数
材料名称抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)弹性模量(GPa)泊松比密度(kg/m³)
BFRP筋68019043.50.272400
混凝土303.5270.22400
3.试验结果及分析
3.1破坏模式
试验结果表明，四个试件均表现出了典型的钢筋混凝土梁抗剪破坏模式，即剪切破坏。在负荷较小时，混凝土易出现裂缝，这也是混凝土在进行拉伸或剪切时普遍存在的现象。当负荷继续增大时，混凝土开始破坏，同时BFRP筋也开始拉伸，其后则进入失稳破坏阶段。
3.2承载力
试验结果表明，随着梁高比的增加，承载力的增加幅度逐渐减小。当梁高比为3.0时，梁的承载力达到最大值，承载力值为53.2kN。然而，当梁高比继续增加时，承载力反而开始下降。这是由于梁高比增加导致混凝土内的剪力增加，使得裂缝的数量和宽度增加，从而影响混凝土的承载力。因此，BFRP筋混凝土无腹筋梁的适用范围应该结合梁高比进行优化设计。
4.结论
BFRP筋混凝土无腹筋梁的试验结果表明，该结构具有较好的承载力和抗剪性能，适用于大跨度和高强度建筑结构。从试验结果来看，当梁高比为3.0时，梁的承载力达到最大值。因此，对于梁高比较大的结构，在设计中应该适当增加梁宽，减小混凝土受压区高度，以提高梁的承载力和抗剪性能。
参考文献：
[1]刘运伟，孔令新.玻璃纤维增强环氧树脂筋混凝土[J].湖南大学学报：自然科学版，2004.
[2]FangCL,etal.BehaviourofRCbeamsreinforcedwithnearlysurface-mountedFRPbarsunderimpactloads[J].EngineeringStructures,2014,77:180-193.