当前,FRP型材在桥梁工程中的应用形式主要用作传力构件的桥面板结构,本项目创新地提出了将FRP型材用作桥梁的主承力构件的FRP型材梁-混凝土桥面组合梁桥这一新型结构形式。 (1)对FRP型材梁抗剪强度过低的现象进行了研究并提出高抗剪强度FRP拉挤型材制作新工艺。对FRP型材的基本力学特性进行了试验研究,从复合材料细观力学层面,解释了拉挤成型FRP型材剪切强度低的机理。针对FRP型材剪切强度与抗拉强度严重不匹配这一现象,创新提出了高抗剪强度FRP型材的新型制备工艺。基于拉挤成型工艺,采用通过二次复合方法,对FRP型材腹板纤维铺陈方向进行调整,从而改善FRP型材剪切强度。试验结果表明,新型成型工艺显著提高了其的剪切强度,改善了剪切破坏的延性能力。 (2)对FRP型材-混凝土组合梁桥失效机理进行了研究,揭示失效模式多样化的特点。对比研究了3种创新设计的界面连接件进行梁式和推出试验,提出优化设计的界面连接件,并揭示其界面失效机理。针对整体和局部失效模式,进行了两批FRP型材-组合梁单调加载试验。第一批进行了6个跨度为2600mm小梁试验,研究FRP剪力键和钢螺栓两种界面连接形式对组合梁性能的影响规律。第二批进行了5根跨度为2000mm和3根跨度为4000mm的FRP型材-混凝土组合梁试验,对比了大尺度试件下的高强螺栓及新型穿孔连接形式的组合梁性能,研究高抗剪强度FRP型材梁的受剪性能。较好地模拟了实际桥梁可能的受力形态,并观察了组合梁的各种受力响应,揭示了失效模式多样化的规律。 (3)研究了面向设计的组合梁桥的计算方法。对世界范围内相关试验进行了统计,并总结本项目试验现象,发现了界面粘结滑移的双折线规律,通过机理分析和实验数据回归,提出了界面粘结滑移的新模型,得到了双折线模型的两个关键参数:滑移刚度和初始粘结力。并将此模型应用于FRP型材-混凝土组合梁的计算理论中,与试验结果对比显示了良好的吻合性。FRP型材-混凝土组合梁桥失效模式具有多样性的特点,造成了设计计算的繁琐,本项目提出了基于单层纤维失效的承载能力计算新方法,简化了计算的复杂度。依据经典层合板理论、铁木辛柯梁的修正理论,提出了FRP型材-混凝土组合梁抗弯刚度的计算新方法:双折减系数法。该方法可考虑材料各向异性、纤维铺层方式、剪切变形、界面的滑移效应的影响。 项目较好地完成了计划任务。 2100433B