土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋編制說明

PAGE3PAGE12中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》GlassFiberReinforcedPolymerRebarforCivilEngineering（征求意見稿）編制說明2010年5月1、任務(wù)來源以及標(biāo)準(zhǔn)名稱修改說明中華人民共和國建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋》是根據(jù)建標(biāo)函[2008]103號(hào)文：“關(guān)于印發(fā)《2008年住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部歸口工業(yè)產(chǎn)品行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂、修訂計(jì)劃》的通知”第62條的要求編制制定，由深圳市海川實(shí)業(yè)股份有限公司等負(fù)責(zé)起草。2、編制標(biāo)準(zhǔn)的目的和意義混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的銹蝕會(huì)影響結(jié)構(gòu)使用性能，降低耐久性。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于侵蝕性環(huán)境或暴露性環(huán)境時(shí)，鋼材銹蝕問題將更加嚴(yán)重！英國建造在海洋及含氯化物介質(zhì)的環(huán)境中的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因鋼筋銹蝕需要重建或更換鋼筋的占三分之一以上。我國在80年代初的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，使用了1030年的水工建筑物有近六成出現(xiàn)鋼材銹蝕破壞，使用了725年的海港碼頭有近九成出現(xiàn)鋼材銹蝕破壞。目前我國基礎(chǔ)建設(shè)方興未艾，大型水利工程、房屋建筑、橋梁、海港工程的建設(shè)層出不窮，重大工程的加固改造越來越多，提高結(jié)構(gòu)耐久性和安全性成為非常急迫的問題。根據(jù)目前國內(nèi)外的研究結(jié)果GFRP（GlassFiberReinforcedPolymer）材料具有良好的耐久性使用功能，其在抗腐蝕等方面具有傳統(tǒng)鋼材無法比擬的優(yōu)勢(shì)。為了增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的耐久性和結(jié)構(gòu)安全性，利用纖維增強(qiáng)聚合物（FiberReinforcedPolymer即FRP）及其制品具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，將其替代混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋或某些構(gòu)件，既能發(fā)揮FRP與混凝土的高強(qiáng)特性，又可避免主筋銹蝕。研究這種新材料的應(yīng)用，將會(huì)推動(dòng)土木工程結(jié)構(gòu)的技術(shù)進(jìn)步。3、國內(nèi)外情況簡要說明目前我國玻璃纖維的產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第二，僅次于美國，但是我國FRP材料產(chǎn)業(yè)的高附加值產(chǎn)品還十分有限，土木工程中“玻璃纖維增強(qiáng)筋”的有關(guān)應(yīng)用正在逐步興起。近年來，F(xiàn)RP材料的種類和生產(chǎn)手段迅速發(fā)展，產(chǎn)品形式不斷更新，使得FRP結(jié)構(gòu)和FRP組合結(jié)構(gòu)在土木工程中應(yīng)用的形式也更加多樣，如FRP斜拉橋和懸索橋中的索、FRP橋面板、FRP組合梁板、FRP管混凝土柱、FRP永久模板，用于巖土工程中的FRP錨桿，體現(xiàn)出FRP結(jié)構(gòu)和FRP組合結(jié)構(gòu)在土木工程中應(yīng)用的廣闊前景。Stabilityandsupportofsidesofmineroadways（HSE）中關(guān)于GFRP錨桿進(jìn)行了一系列的描述，證明其具有一定的適用性；DurabilityandservicelifepredictionofGFRPforconcretereinforcement中也對(duì)GFRP的耐久性進(jìn)行了研究；但是很多都僅僅是相關(guān)試驗(yàn)的研究，相關(guān)的許多工作還沒有上升到定量計(jì)算的階段，當(dāng)然這是由土木工程的具體特點(diǎn)決定的。美國混凝土協(xié)會(huì)（ACI440），日本土木工程學(xué)會(huì)（JSCE），加拿大公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)程（CHBDC），挪威混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（NS3473），英國結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)（BISE）等近年已經(jīng)相繼出版相關(guān)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)規(guī)程，而我國還沒有相關(guān)的技術(shù)規(guī)程甚至是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，可以預(yù)見隨著我國相關(guān)研究的進(jìn)一步深入，F(xiàn)RP結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、應(yīng)用在我國一定可以提高到一個(gè)新的水平。根據(jù)1986年美國鋼筋混凝土協(xié)會(huì)（ACI）對(duì)于以“得克薩斯州”為首的六個(gè)洲連續(xù)混凝土路面進(jìn)行調(diào)查后撰寫的CRCP（ContinuousReinforcedConcretePavement）性能報(bào)告中指出：腐蝕是“連續(xù)配筋混凝土路面”最主要的裂化因素，進(jìn)而導(dǎo)致混凝土分層、剝落和鋼筋斷裂，最終導(dǎo)致路面破壞。GFRP筋（GlassFiberReinforcedPolymer）由于其優(yōu)良的耐腐蝕性能，不導(dǎo)電、輕質(zhì)高強(qiáng)成為了CRCP的一個(gè)新選擇。進(jìn)一步的研究中，發(fā)現(xiàn)由于溫度引起的材料膨脹收縮的現(xiàn)象也對(duì)于混凝土路面裂縫的開展至關(guān)重要，而GFRP的熱膨脹系數(shù)比鋼筋更接近于絕大多數(shù)混凝土，所以GFRP材料更成為了關(guān)注的焦點(diǎn)。3.1我國土木工程用FRP筋材料發(fā)展現(xiàn)狀近年來許多科研院校開展大量試驗(yàn)研究（使用產(chǎn)品多為國外公司生產(chǎn)），其中比較有代表性的為同濟(jì)大學(xué)薛偉辰教授（新型FRP筋粘結(jié)性能研究，建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)），鄭州大學(xué)高丹盈教授（纖維增強(qiáng)塑料錨桿錨固性能的數(shù)值分析）等等。但是關(guān)于我國自主研發(fā)的FRP筋產(chǎn)品還是相當(dāng)匱乏的，甚至產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)都是空白，更不要說什么相關(guān)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范了。目前我國已經(jīng)著手開始研究可以在橋梁結(jié)構(gòu)中使用FRP筋產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、施工等內(nèi)容，可是技術(shù)提高的源泉―“FRP筋產(chǎn)品”目前國產(chǎn)化程度不高，產(chǎn)品規(guī)模很小。2008年由深圳海川實(shí)業(yè)股份有限公司完成我國首部土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)筋的地方產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，即廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《土木工程用玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP）筋DB44/T497-2008》，取得較好的效果。3.2國外土木工程用FRP筋材料發(fā)展與應(yīng)用說明3.2.1FRP筋制品用于橋梁結(jié)構(gòu)復(fù)合材料應(yīng)用于橋梁工程起始于70年代末和80年代初期。美國、保加利亞、以色列及中國均有應(yīng)用。復(fù)合材料之優(yōu)良特性為其在大跨度橋梁中的應(yīng)用提供了廣闊前景。擬建的直布羅陀海峽橋連接歐洲西班牙和非洲大陸的摩洛哥，其中有一方案為芬塔錫爾萊—奧利維諾斯線，兩岸間距為15km，是可能的最短線路，最大水深為900m，要求主跨最小必須為8400m。1988～1992年四年間，日本應(yīng)用FRP材料作為預(yù)應(yīng)力混凝土主筋修建了一系列橋梁，不同類型的FRP力筋性能試驗(yàn)及研究和所需錨固系統(tǒng)都已完成，為探求采用FRP力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的承載能力和耐久性，做了靜載和疲勞試驗(yàn)。到目前為止，世界范圍內(nèi)采用FRP結(jié)構(gòu)和FRP組合結(jié)構(gòu)的橋梁已經(jīng)超過了100座，大約有80%為FRP橋面體系，材料絕大部分為GFRP。1982年在北京密云建成了一座跨徑20.7m、寬9.2m的GFRP公路橋。該橋?yàn)槭澜缟系谝蛔鵉RP結(jié)構(gòu)的公路橋，設(shè)計(jì)荷載為汽車-15級(jí)，掛車-80級(jí)。1987年經(jīng)過一次改造，承重結(jié)構(gòu)改為鋼筋混凝土面板－GFRP箱梁組合結(jié)構(gòu)。建成至今已22年，結(jié)構(gòu)狀況良好，仍在使用中。表1時(shí)間地點(diǎn)簡介1982保加利亞，索菲亞簡支梁公路橋，跨徑12米、寬8米，GFRP1982美國簡支桁架公路橋，跨徑32.3米，CFRP＋GFRP1986德國，杜塞爾多夫預(yù)應(yīng)力混凝土梁21.3+25.6米，寬15米，19Ф7.5GFRP筋束1987德國，多爾馬根兩跨10+10米，用以更換在氯化物蒸汽下腐蝕筋，GFRP筋1990奧地利三跨連續(xù)13+18+13米，板厚0.75米，27根GFRP筋（光纖）3.2.2GFRP筋用于巖土錨桿支護(hù)GFRP筋材具有抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕的優(yōu)良特點(diǎn)，其中經(jīng)過改性的玻璃纖維增強(qiáng)GFRP筋用于巖錨支護(hù)具有和傳統(tǒng)鋼筋錨桿造價(jià)相當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)，在美國、加拿大、德國、澳大利亞的煤礦、邊坡支護(hù)已經(jīng)十分普遍。比如瑞士的Chlustunnel（公路隧道）、Grauholztunnel（鐵路隧道）、美國的AmericaCoal、英國的ICIRumcorn（邊坡穩(wěn)定）、意大利的Teramo（公路隧道）、中國常吉高速公路蓖麻溪隧道邊坡等等。國際預(yù)應(yīng)力協(xié)會(huì)（FIP）曾對(duì)35個(gè)錨桿斷裂實(shí)例進(jìn)行調(diào)查，其中永久錨桿占69%，臨時(shí)錨桿占31%，錨桿使用期在2年內(nèi)及2年以上發(fā)生腐蝕斷裂的各占一半。雖然對(duì)此引起了工程界足夠的重視，采用如包裹水泥砂漿、外套波形管等，但是仍然解決不了保證工程使用50～70年的使用壽命的問題，即使花去大量的資金進(jìn)行防腐，效果也不是很理想，陷入缺乏好的防腐措施的尷尬境地。而GFRP錨桿的出現(xiàn)就很好的解決了這個(gè)問題，其優(yōu)良的抗腐蝕性能，完全能夠保證工程的使用壽命。GFRP（GlassFibreReinforcedPolymer）是一種新型復(fù)合材料，近年來一直是國際上研究的熱點(diǎn)，起草單位聯(lián)合國內(nèi)專業(yè)機(jī)構(gòu)，研制生產(chǎn)出路威GFRP筋，傳統(tǒng)錨桿支護(hù)的耐腐蝕問題將得到有效解決。3.2.3GFRP筋用于盾構(gòu)進(jìn)出洞口的圍護(hù)樁、連續(xù)墻配筋以及盾構(gòu)穿越工程地鐵隧道工程目前多采用盾構(gòu)法施工，地鐵盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)接的車站基坑一般較深，站臺(tái)層大多位于地下水位以下的不穩(wěn)定地層中，車站端頭一般設(shè)置盾構(gòu)“始發(fā)”或“吊出井”，基坑一般采用地下連續(xù)墻或者排樁，進(jìn)行圍護(hù)后“擋土擋水”。盾構(gòu)始發(fā)和出洞時(shí)，工人需要鑿除端頭部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)以保證盾構(gòu)機(jī)器的通過，然而，盾構(gòu)機(jī)（TBM）不能有效切割鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，目前常見的方法是：在盾構(gòu)機(jī)器進(jìn)洞之前，首先通過人工操作清除端頭井處盾構(gòu)機(jī)將經(jīng)過范圍的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。此外，為了避免破除端頭圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)造成基坑外水土的涌入，在端頭井外面，一般需要進(jìn)行地層加固處理，常用的方法是注漿攪拌樁和冷凍法處理等，這樣的操作無疑增加了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度、甚至危險(xiǎn)性，更增加了工程工期，也增加了部分工程量。1998年泰國曼谷快運(yùn)署地下通道工程；2000年新加坡捷運(yùn)東北線（地鐵）工程；2002年荷蘭阿姆斯特丹地鐵工程；2003年北京地鐵5號(hào)線工程；2006年中國成都地鐵1號(hào)線工程等；2007年杭州萬象城地鐵盾構(gòu)穿越項(xiàng)目；、2009的沈陽地鐵、深圳地鐵、廣佛地鐵均采用高強(qiáng)度GFRP筋代替鋼筋進(jìn)行圍護(hù)結(jié)構(gòu)配筋，用于地鐵盾構(gòu)進(jìn)出洞口穿越工程，綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。3.2.4GFRP連續(xù)配筋混凝土路面CRCP（ContinuousReinforcedConcretePavements）適用于高等級(jí)、重交通公路和機(jī)場(chǎng)路面。于它具有強(qiáng)度高、整體性好、耐久性強(qiáng)、行車舒適、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn),所以其應(yīng)用已在世各國得到推廣，我國相關(guān)應(yīng)用還不多見。02版混凝土公路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于一些設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了描述，但是沒有提及有關(guān)“GFRP筋連續(xù)配筋混凝土路面”的詳細(xì)內(nèi)容，由于GFRP筋具有高強(qiáng)、耐久性好的特點(diǎn)，可以有效避免傳統(tǒng)使用鋼筋的“連續(xù)配筋混凝土路面”由于裂縫間距擴(kuò)展，最終導(dǎo)致鋼筋由于雨水等滲入導(dǎo)致鋼筋銹蝕斷裂的情況；并且由于GFRP筋的熱膨脹系數(shù)與混凝土更為接近，所以相應(yīng)的由于溫度應(yīng)力作用導(dǎo)致的路面開裂將會(huì)減少，進(jìn)而提高“連續(xù)配筋混凝土路面”的路用性能，為相關(guān)技術(shù)在我國行業(yè)內(nèi)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。3.2.5GFRP筋針對(duì)抗腐蝕情況的特殊應(yīng)用混凝土暴露在除冰鹽（De-icingsalt）的工況――橋面板（Bridgedeck）、路中護(hù)欄（Medianbarrier）、鐵路交叉口（Railroadcrossing）、停車場(chǎng)（Parkingstructures）、儲(chǔ)存鹽的設(shè)施（Saltstoragefacilities）；混凝土暴露在海鹽（Marinesalt）的工況――海堤（Seawall）、海濱建筑結(jié)構(gòu)（Building&structurenearwaterfront）、水產(chǎn)養(yǎng)殖池（Aquacultureoperations）、人工礁石（Artificialreef）、斷水結(jié)構(gòu)（Waterbreaks）、浮動(dòng)碼頭（Floatingmarinedocks）；化工廠中的混凝土結(jié)構(gòu)；管道設(shè)施；游泳池；3.2.6GFRP筋用于加固磚石結(jié)構(gòu)以及其他特殊需要的工程。4、編制過程本標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容部分參照了GuidetestmethodsforFiber－Reinforcedpolymers（FRPs）forReinforcingorStrengthconcretestructuresACI440.3R-04（用于混凝土結(jié)構(gòu)中的FRP筋性能測(cè)試方法）、GuidefortheDesignandConstructionofConcreteReinforcedwithFRPBarsACI440.1R-03（FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南）、ACI440.6MSpecificationforCarbonandGlassFiber-ReinforcedPolymerBarMaterialsforConcreteReinforcement（水泥混凝土用碳或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋規(guī)程）。土木工程用FRP筋產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)一直是我國目前行業(yè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的一大空白，但是相關(guān)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)實(shí)體近年來已經(jīng)緊跟國際步伐，進(jìn)行了大量富有成效的工作，起草單位根據(jù)近年來的工作實(shí)踐并結(jié)合國情發(fā)展的需要提出本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。2008年8月成立標(biāo)準(zhǔn)編寫小組，制定了工作計(jì)劃，包括時(shí)間進(jìn)度、人員安排，并擬定標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的構(gòu)成及起草依據(jù)，隨后開始了標(biāo)準(zhǔn)采集及資料收集工作。編寫小組結(jié)合國內(nèi)外工程應(yīng)用實(shí)踐，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行專門的調(diào)查、核實(shí)與研究，為標(biāo)準(zhǔn)制定提供可靠的科學(xué)依據(jù)。編寫小組于2008年10月開始與制定本標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究工作，2010年5月完成征求意見稿?！?、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容說明5.1外觀介紹螺紋形式的GFRP筋的表面形狀，筋材的表面形狀對(duì)于其與混凝土等粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度有很大的影響。筋材表面的形式目前有螺紋形式、表面包裹石英砂等等。以及熱固性樹脂關(guān)于筋材彎曲的說明。5.2樹脂基體考慮產(chǎn)品物理和耐久性使用的要求，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于樹脂基體進(jìn)行了規(guī)定。結(jié)合ACI440.6MSpecificationforCarbonandGlassFiber-ReinforcedPolymerBarMaterialsforConcreteReinforcement（水泥混凝土用碳或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋規(guī)程）以及國內(nèi)外使用玻璃纖維筋的情況，研究表明由聚酯樹脂作為基體制作的玻璃纖維筋難以滿足混凝土強(qiáng)堿性的使用需要。5.3產(chǎn)品的外形尺寸及偏差說明材料的外形尺寸，保證材料具有與傳統(tǒng)鋼筋材料一樣的規(guī)格以及可以正常使用。5.4材料的密度表明材料的重量，體現(xiàn)輕質(zhì)高強(qiáng)的作用。5.5材料力學(xué)性能GFRP筋材料的基本性能規(guī)定了GFRP筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值、剪切強(qiáng)度和彈性模量、延伸率等幾項(xiàng)指標(biāo)，其中所有力學(xué)指標(biāo)均根據(jù)大量的試驗(yàn)結(jié)果予以確認(rèn)，參照的檢測(cè)報(bào)告和試驗(yàn)報(bào)告除了海川公司路橋材料研究所的試驗(yàn)記錄外，主要有《FRP錨桿在高等級(jí)公路邊坡加固技術(shù)研究》（湖南省交通廳科技進(jìn)步項(xiàng)目200617）、煤炭工業(yè)北京錨桿質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心、華南理工大學(xué)力學(xué)研究所、西南交通大學(xué)進(jìn)行的眾多規(guī)格Ф18mm、Ф20mm、Ф22mm和Ф25mm、Ф28mm、Ф30mm、Ф32mm等筋材的檢測(cè)報(bào)告（CMA）和大量的國內(nèi)外相關(guān)資料以及有關(guān)工程應(yīng)用中客戶的反饋。注：筋材抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值是根據(jù)美國ACI440.3R-04（GuidetestmethodsforFiber－ReinforcedPolymers（FRPs）forreinforcingorstrengthconcretestructures）的要求，將多組筋材在試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸，然后計(jì)算均值和方差，按照計(jì)算得到。因此路威GFRP筋的極限抗拉強(qiáng)度還要高于以上指標(biāo)，根據(jù)有關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)（CMA）幾種主要規(guī)格的路威GFRP筋的極限抗拉強(qiáng)度如下（單位：MPa）：公司名稱商標(biāo)/規(guī)格10121618202225深圳海川RoadPower768663--6506567066925.6彎曲半徑熱固性樹脂的玻璃纖維筋的彎曲需要在工廠預(yù)制完成，現(xiàn)場(chǎng)不可以改變形狀，為了不顯著影響筋材的使用效果，結(jié)合應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)規(guī)定不同直徑的玻璃纖維筋的彎曲半徑。6試驗(yàn)方法6.1外形尺寸測(cè)量一般情況可以用千分尺進(jìn)行多點(diǎn)量測(cè)，然后取平均值的方法進(jìn)行，需要準(zhǔn)確確定材料的這一相關(guān)指標(biāo)時(shí)，本文引入了ACI440.3R委員會(huì)的相關(guān)規(guī)定。6.2抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)、剪切試驗(yàn)和粘結(jié)力試驗(yàn)方法編制說明FRP筋的抗拉強(qiáng)度大，是其與鋼筋材料最大的區(qū)別之一，受力特點(diǎn)為線彈性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，屬于脆性材料，不具有明顯的屈服特征，加之材料具有各項(xiàng)異性的特點(diǎn)，所以材料不能按照鋼筋抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)，需要將GFRP筋試驗(yàn)夾持段進(jìn)行保護(hù)，按照美國ACI的試驗(yàn)方法要求試件長度為錨固端加上40倍的筋材直徑，這樣試件的長度一般都比較長，普通的試驗(yàn)機(jī)器根本無法滿足要求。根據(jù)我公司的經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)可以使用快速簡單的試驗(yàn)方法也可以實(shí)現(xiàn)GFRP筋抗拉強(qiáng)度、伸長率等指標(biāo)的測(cè)量，請(qǐng)參考使用。實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法引用ACI440.3R-04：GuideTestMethodsforFiber-ReinforcedPolymers（FRPs）forReinforcingorStrengtheningConcretreStructures的內(nèi)容。剪切強(qiáng)度試驗(yàn)和拉拔試驗(yàn)方法引入ACI440.3R-04中試驗(yàn)方法的要求。7關(guān)于附錄的說明附錄EE.1GFRP筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的錨固長度A參考我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算………（9.3.1-1，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002）其中：－普通鋼筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，二級(jí)鋼筋取300MPa（335*0.9＝301.5MPa）；－混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，C25＝1.27MPa，C30=1.43MPa，C40=1.71MPa；－鋼筋的公稱直徑mm或者即鋼筋錨固長度在24.6d到33.1d之間B參考美國混凝土協(xié)會(huì)ACI440.1R-03版標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算………（11-7a，ACI440.1R-03）其中：＝GFRP筋抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，考慮環(huán)境折減系數(shù)0.7（0.7*601＝420.9MPa），其中Φ25的路威FRP筋極限抗拉強(qiáng)度693MPa（18組試驗(yàn)），標(biāo)準(zhǔn)值（601MPa）；另外考慮位置影響系數(shù)和混凝土保護(hù)層的影響，建議錨固長度修正系數(shù)為1.3～1.5；所以GFRP筋在混凝土中的錨固長度在29.6d～34.2d之間。另外通過玻璃纖維筋的錨固試驗(yàn)，得出一些定性和定量的結(jié)論：——試驗(yàn)結(jié)果表明Φ10和Φ12玻璃纖維筋在最小錨固深度為150mm時(shí)就出現(xiàn)筋材拉斷破壞，表明150mm（12.5d～15d）能滿足錨固長度；——直徑Φ25的GFRP筋在錨固深度為200mm的情況下，一部分試件出現(xiàn)了纖維筋拉斷破壞，此時(shí)對(duì)應(yīng)的拉應(yīng)力為661.8MPa，接近于GFRP筋的極限抗拉強(qiáng)度的平均值。而另部分試件出現(xiàn)了混凝土破壞的現(xiàn)象，此時(shí)對(duì)應(yīng)最小粘結(jié)力為12.67MPa，纖維筋的拉應(yīng)力為423.6MPa；平均粘結(jié)力為16.8MPa。在錨固深度為250mm的情況下，全部試件是纖維筋拉斷破壞，此時(shí)對(duì)應(yīng)的拉應(yīng)力為635.4MPa，接近于玻璃纖維筋的極限抗拉強(qiáng)度平均值。試驗(yàn)證明了Φ25玻璃纖維筋錨固長度在250mm附近，約10d時(shí)其錨固力與筋材的抗拉力接近?！睆溅?2玻璃纖維筋埋深150mm的情況下，纖維筋都被拉出時(shí)對(duì)應(yīng)的最小粘結(jié)力為14.63MPa，錨固深度200mm時(shí)纖維筋都被拉出時(shí)的粘結(jié)力為17.07MPa。當(dāng)埋深為250mm時(shí)，都出現(xiàn)纖維筋拉斷破壞，對(duì)應(yīng)的筋材最小拉應(yīng)力為611.74MPa。表明其錨固長度在250mm，約12d其錨固力與筋材的抗拉力接近。——玻璃纖維筋與同直徑的鋼筋錨固試驗(yàn)相比，在埋深200mm的情況下，鋼筋都被拔出，而玻璃纖維筋也有被拔出的，此時(shí)對(duì)應(yīng)的粘結(jié)力分別為17.3MPa和17.07MPa。表明玻璃纖維筋的錨固長度和同等直徑的鋼筋的錨固長度相當(dāng)?！陨显囼?yàn)結(jié)果表明，對(duì)于試驗(yàn)范圍內(nèi)的纖維筋直徑，錨固長度在15d的情況下大于或接近筋材的抗拉力，將其作為錨固長度的最小極限值時(shí)可行的。考慮到一方面試驗(yàn)的理想狀態(tài)與實(shí)際工程的差異性，應(yīng)采用較大的安全系數(shù)來保證玻璃纖維筋與混凝土的粘結(jié)可靠性也是必要的?！獓鴥?nèi)外的研究表明玻璃纖維筋的粘結(jié)力是同等直徑鋼筋粘結(jié)力的0.7～1.7倍，玻璃纖維筋的錨固長度與混凝土的抗拉強(qiáng)度和玻璃纖維筋本身的抗拉強(qiáng)度有關(guān)，本次試驗(yàn)與其研究成果是吻合的，但是其確切的定量關(guān)系需要更多的試驗(yàn)來證實(shí)。E.2GFRP筋在混凝土結(jié)構(gòu)中的搭接長度A參考我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范計(jì)算………（9.4.3，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50010-2002）所以到，因此鋼筋的搭接長度范圍為34.5d到46.3d之間。B參考美國混凝土協(xié)會(huì)ACI440.1R-03版標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算（保守）FRP筋最小搭接長度的研究有限，B類FRP筋的最小搭接長度應(yīng)達(dá)到1.6倍錨固長度（Benmokrane1997）。因?yàn)锳類搭接的FRP筋搭接處的應(yīng)力不超過其抗拉強(qiáng)度的50%，故1.3是比較保守的估計(jì)。此方面還需要較多的研究。1.3和1.6分別為本文對(duì)A、B類搭接的最小長度推薦值。所以GFRP筋的搭接長度范圍為47.4d～54.7d之間。E.3GFRP筋在混凝土結(jié)構(gòu)中彎曲強(qiáng)度規(guī)定公式（3）是由日本土木工程學(xué)會(huì)（1997b）推薦使用的。關(guān)于FRP筋彎勾設(shè)計(jì)的研究（Ehsani,Saadatmanesh，andTao1995）表明GFRP筋彎曲的部位的抗拉強(qiáng)度主要受“彎曲部位彎曲半徑”與“筋材直徑”之比（rb/db）和錨固尾長（mm）的影響，混凝土強(qiáng)度也有輕微的影響。熱固性GFRP筋的彎曲（彎勾）需要在工廠預(yù)制完成。E.5混凝土保護(hù)層參考ACI440.6MSpecificationforCarbonandGlassFiber-ReinforcedPolymerBarMaterialsforConcreteReinforcement（水泥混凝土用碳或玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料筋規(guī)程）以及國內(nèi)經(jīng)驗(yàn)制定。E.6與混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度無論是混凝土結(jié)構(gòu)工程還是巖土錨固工程，GFRP筋材與混凝土、水泥砂漿等粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度都是影響結(jié)構(gòu)使用的最重要因素，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)形式主要依靠GFRP筋材與粘結(jié)材料之間的粘結(jié)力來進(jìn)一步發(fā)揮材料的抗拉強(qiáng)度大的特點(diǎn)。加拿大希爾布魯克大學(xué)的B.Tighiouart、B.Benmokrane等人在1998年進(jìn)行了“GFRP筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的性能的研究”；河海大學(xué)的茅衛(wèi)兵、章定國在2000年進(jìn)行了“鋼筋新型代用材料FRP筋粘結(jié)錨固性能試驗(yàn)研究”；同濟(jì)大學(xué)的薛偉辰、劉華杰等在2004年進(jìn)行了“新型FRP筋粘結(jié)性能研究”，各國學(xué)者發(fā)現(xiàn)了許多共同的結(jié)論：一般說來GFRP螺紋與混凝土等粘結(jié)材料的粘結(jié)強(qiáng)度約為鋼筋與混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的80%左右，當(dāng)然兩者都有隨粘結(jié)長度的增加而粘結(jié)應(yīng)力逐漸降低的趨勢(shì)。8其他說明8.1關(guān)于GFRP筋耐久性說明盡管FRP材料不會(huì)像金屬那樣產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，雖然這樣，它也會(huì)在不同的化學(xué)環(huán)境中（包括酸、堿）發(fā)生性能的劣化。這種劣化隨著溫度的升高而加劇，由于纖維的“瀝濾”作用（Banketal.，1995），玻璃纖維很容易受到堿性和中性溶液的腐蝕，但是在樹脂包裹下形成FRP制品后會(huì)有很大的改善，目前國內(nèi)外研究對(duì)此也開展了一定的研究，ACI440委員會(huì)有關(guān)研究沒有對(duì)其產(chǎn)品給出明確的規(guī)定，但是強(qiáng)調(diào)暴露于環(huán)境中強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)乘以0.7的安全系數(shù)，以作為設(shè)計(jì)強(qiáng)度。哈爾濱工業(yè)大學(xué)對(duì)于GFRP筋的耐久性有如下表1的研究：（缺少表頭）表8.1GFRP筋耐久性耐久性（60℃，1個(gè)月），無堿玻璃纖維體積含量64%堿NaOH：Ca（OH）2＝1：2；PH＝13.5強(qiáng)度損失率(%)8.80模量損失率(%)3.74酸HCl；PH＝3強(qiáng)度損失率(%)3.00模量損失率(%)0.63鹽NaCl：CaCl2＝2：1，濃度7%強(qiáng)度損失率(%)4.36模量損失率(%)1.02表8.1-1（續(xù)）耐久性（60℃，2個(gè)月），無堿玻璃纖維體積含量64%堿NaOH：Ca（OH）2＝1：2；PH＝13.5強(qiáng)度損失率(%)24.77模量損失率(%)4.73酸HCl；PH＝3強(qiáng)度損失率(%)12.50模量損失率(%)2.70鹽NaCl：CaCl2＝2：1，濃度7%強(qiáng)度損失率(%)6.83模量損失率(%)1.962004年02月張唯敏在《國外金屬熱處理》期刊中著文“關(guān)于在腐蝕環(huán)境下帶缺口之GFRP棒劣化的研究”，描述了GFRP筋在收到損傷后的劣化情況，表明堿性介質(zhì)高溫下對(duì)于該類GFRP筋的腐蝕作用。2005年加拿大ISIS(IntelligentSensingforInnovativeStructures)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一項(xiàng)富有成效的工作，如表，即將那些已經(jīng)成功應(yīng)用的GFRP筋產(chǎn)品，從混凝土構(gòu)件中取出，這些GFRP筋最長的已經(jīng)使用了8年，最少的也有5年，通過Scanningelectronmicroscopy(SEM)掃描電子顯微鏡、energydispersivex-ray(EDX)能量彌散X射線探測(cè)、Fouriertransforminfraredspectroscopy(FTIR)傅氏變換紅外吸收譜、differentialscanningcalorimetry(DSC)差示掃描量熱法等分析，材料化學(xué)結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生變化，表明GFRP筋（乙烯基樹脂、E-Glass纖維）在如此惡劣的環(huán)境下，GFRP產(chǎn)品并沒有像那些加速（高溫）試驗(yàn)情況中，在堿性環(huán)境條件下，GFRP性能明顯降低的情況，這一結(jié)果成為加拿大新橋梁規(guī)范該類設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，文中明確GFRP構(gòu)件（乙烯基樹脂、E-Glass纖維）可以用于橋梁結(jié)構(gòu)的一般配筋，使用預(yù)應(yīng)力筋時(shí)應(yīng)力水平控制在25%以下。（缺少表頭）表8.2-2一些項(xiàng)目研究項(xiàng)目名稱環(huán)境混凝土強(qiáng)度建造時(shí)間