裝配式GFRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)受力分析

劉浩

摘?要：近年來(lái)，GFRP筋的使用很好地解決了普通鋼筋易銹蝕的問(wèn)題。但是由于GFRP筋是熱固性材料，現(xiàn)場(chǎng)加工困難，采用現(xiàn)澆法施工并不合適。提出采用裝配式的結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行GFRP筋混凝土的施工，并對(duì)裝配式GFRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)連接進(jìn)行設(shè)計(jì)，之后通過(guò)ABAQUS模擬對(duì)一品框架結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了受力分析。

關(guān)鍵詞：GFRP筋;裝配式;框架

中圖分類(lèi)號(hào)：TB?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A??????doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.096

一直以來(lái)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)都存在一個(gè)通病，那就是鋼筋容易銹蝕，特別是沿海城市，海水會(huì)對(duì)鋼筋產(chǎn)生的腐蝕更加嚴(yán)重。近些年，許多國(guó)內(nèi)外的工程采用GFRP筋替換普通鋼筋應(yīng)用到混凝土結(jié)構(gòu)中，很好地解決了鋼筋易銹蝕的問(wèn)題。但是，由于GFRP屬于熱固性材料，進(jìn)行焊接和螺栓連接較為困難，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆法施工難以滿(mǎn)足要求。近些年國(guó)家大力鼓勵(lì)裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，裝配式施工大大地減少了鋼筋在現(xiàn)場(chǎng)加工的問(wèn)題。現(xiàn)在裝配技術(shù)較為成熟，但是主要是針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的。GFRP筋與鋼筋雖然有很多相似之處，但還是有些區(qū)別，因此對(duì)于裝配式GFRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)必須進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和受力分析。

1?節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1.1?基礎(chǔ)-柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

采用內(nèi)插連接，在基礎(chǔ)施工時(shí)，基礎(chǔ)中預(yù)埋GFRP筋，預(yù)制柱中預(yù)埋套筒，將預(yù)埋鋼筋插入套筒，在對(duì)套筒進(jìn)行灌漿。另外，我們也可以用L型的連接件進(jìn)行加固，如圖1所示。

1.2?預(yù)制GFRP筋混凝土梁-柱節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)

由于GFRP筋一般只適合使用套筒灌漿連接、綁接連接、膠結(jié)連接，但這幾種連接方式所能提供的強(qiáng)度和剛度難以達(dá)到工程的要求。通過(guò)查閱相關(guān)資料，疊合結(jié)構(gòu)各方面的受力性能較好，比較適合應(yīng)用在裝配式GFRP筋混凝土梁-柱節(jié)點(diǎn)上。

1.3?預(yù)制GFRP筋混凝土梁-板節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)

梁板節(jié)點(diǎn)連接與柱梁節(jié)點(diǎn)的連接相似。

2?節(jié)點(diǎn)的有限元分析

本文使用ABAQUS對(duì)一品框架結(jié)構(gòu)的梁柱節(jié)點(diǎn)和梁板節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析。

2.1?試件的分組

根據(jù)筋材的不同，分為鋼筋與GFRP筋。最后再根據(jù)配筋率的不同進(jìn)行分組。

第一組：筋材采用GFRP筋。

第二組：筋材采用鋼筋。

第三組：筋材采用GFRP筋，縱筋配筋率為第一組的二倍，箍筋的配筋率不變。

2.2?結(jié)果的處理

2.2.1?極限承載力

用abaqus計(jì)算是采用static，risk的分析步，再在節(jié)點(diǎn)的懸臂端施加幅值荷載，此方法是用弧長(zhǎng)法求極限荷載，得到荷載比例因子，換算后的結(jié)果如表1。

2.2.2?耗能能力

我們選擇的是位移加載的方式，各組試件加載的位移相同，加載的位移荷載如圖3所示，節(jié)點(diǎn)的位移荷載幅值為-0.05。

本文采用origin軟件對(duì)滯回曲線(xiàn)的面積進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3、4。

由上述結(jié)果可以看出：

GFRP筋混凝土節(jié)點(diǎn)的受力性能稍差于鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)，但當(dāng)增大GFRP筋縱筋的配筋率時(shí)，可以明顯提高節(jié)點(diǎn)的受力性能。

3?結(jié)論

裝配式GFRP筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，具有耐腐蝕性的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于承載力和位移方面不足，可以通過(guò)增大配筋率等措施有效解決。因此在海水等腐蝕環(huán)境中，使用裝配式GFRP筋混凝土將更有利于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期穩(wěn)定與安全。裝配式結(jié)構(gòu)也符合國(guó)家對(duì)工業(yè)化的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求。

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