劉浩
摘?要:近年來,GFRP筋的使用很好地解決了普通鋼筋易銹蝕的問題。但是由于GFRP筋是熱固性材料,現(xiàn)場加工困難,采用現(xiàn)澆法施工并不合適。提出采用裝配式的結構形式進行GFRP筋混凝土的施工,并對裝配式GFRP筋混凝土框架結構的節(jié)點連接進行設計,之后通過ABAQUS模擬對一品框架結構的關鍵節(jié)點進行了受力分析。
關鍵詞:GFRP筋;裝配式;框架
中圖分類號:TB?????文獻標識碼:A??????doi:10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.14.096
一直以來,鋼筋混凝土結構都存在一個通病,那就是鋼筋容易銹蝕,特別是沿海城市,海水會對鋼筋產(chǎn)生的腐蝕更加嚴重。近些年,許多國內(nèi)外的工程采用GFRP筋替換普通鋼筋應用到混凝土結構中,很好地解決了鋼筋易銹蝕的問題。但是,由于GFRP屬于熱固性材料,進行焊接和螺栓連接較為困難,傳統(tǒng)的現(xiàn)澆法施工難以滿足要求。近些年國家大力鼓勵裝配式結構的應用,裝配式施工大大地減少了鋼筋在現(xiàn)場加工的問題?,F(xiàn)在裝配技術較為成熟,但是主要是針對鋼筋混凝土結構的。GFRP筋與鋼筋雖然有很多相似之處,但還是有些區(qū)別,因此對于裝配式GFRP筋混凝土框架結構的節(jié)點必須進行重新設計和受力分析。
1?節(jié)點設計
1.1?基礎-柱節(jié)點設計
采用內(nèi)插連接,在基礎施工時,基礎中預埋GFRP筋,預制柱中預埋套筒,將預埋鋼筋插入套筒,在對套筒進行灌漿。另外,我們也可以用L型的連接件進行加固,如圖1所示。
1.2?預制GFRP筋混凝土梁-柱節(jié)點連接設計
由于GFRP筋一般只適合使用套筒灌漿連接、綁接連接、膠結連接,但這幾種連接方式所能提供的強度和剛度難以達到工程的要求。通過查閱相關資料,疊合結構各方面的受力性能較好,比較適合應用在裝配式GFRP筋混凝土梁-柱節(jié)點上。
1.3?預制GFRP筋混凝土梁-板節(jié)點連接設計
梁板節(jié)點連接與柱梁節(jié)點的連接相似。
2?節(jié)點的有限元分析
本文使用ABAQUS對一品框架結構的梁柱節(jié)點和梁板節(jié)點進行受力分析。
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?結果的處理
2.2.1?極限承載力
用abaqus計算是采用static,risk的分析步,再在節(jié)點的懸臂端施加幅值荷載,此方法是用弧長法求極限荷載,得到荷載比例因子,換算后的結果如表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)點的位移荷載幅值為-0.05。
本文采用origin軟件對滯回曲線的面積進行了計算,結果見表3、4。
由上述結果可以看出:
GFRP筋混凝土節(jié)點的受力性能稍差于鋼筋混凝土節(jié)點,但當增大GFRP筋縱筋的配筋率時,可以明顯提高節(jié)點的受力性能。
3?結論
裝配式GFRP筋混凝土框架結構,具有耐腐蝕性的優(yōu)點,對于承載力和位移方面不足,可以通過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構的長期穩(wěn)定與安全。裝配式結構也符合國家對工業(yè)化的發(fā)展和環(huán)境保護的要求。
參考文獻
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