和200mmX550mmX33romm的纤维聚合物筋混凝土梁的弯曲试验，重点研究了纤维聚合物筋类型、配筋率对梁的裂缝间距、宽度和分布，弯曲刚度和挠度、破坏形式和承载能力的影响。

　　近年来，在欧洲、北美、日本等发达国家探讨用称FRP）取代建筑钢筋用于强混凝土的研究，寻求从根本上提高钢筋混凝土结构耐久性的方法。纤维聚合物筋是以纤维（如玻璃纤维、碳纤维、聚芳基酰胺纤维等）为强材料，以合成树脂（如不饱和聚酯树月旨、环氧树脂、乙基酯树脂）为基体材料，并惨入适量辅助剂（如交联单体、引发剂、促进剂、触变剂、阻燃剂、阴聚剂、填料、颜料等）经拉挤工艺和特殊的表面处理形成的一种新型复合材料。其优点是耐腐蚀、强度高、重量轻、耐电磁。因此，在土木工程的某些领域或部位用纤维强聚合物筋取代建筑钢筋用于强混凝土是解决由钢筋腐蚀所引起耐久性问题的有效途径之一。

　　与传统钢筋的性能相比，纤维聚合物筋具有高抗拉强度、低弹性模量及破坏之前的线弹性等特点，用纤维聚合物筋等量代替钢筋，会引起更大的挠度和裂缝宽度，同时也使弯曲强度提高。因此，使用纤维聚合物筋代替传统钢筋强混凝土，需要进一步研究纤维聚合物筋混凝土梁弯曲性能及其设计方法，以保证足够的安全度，避免灾害性的破坏。为此，我们进行了62根纤维聚合物筋混凝土梁受弯性能的试验研究，以这些试验结果为基础，本文重点分析纤维聚合物筋类型、配筋率对裂缝间距、宽度，梁的挠度以及承载能力的影响。

　　1试验安排11试验材料试验中使用了三种玻璃纤维聚合物筋（GFRP），即Isorod、Kodiak和C-bar.IsorodGFRP筋是由加拿大Pultraul公司制造的，它由纵向连续的E―玻璃纤维和一种热固性的聚合物树脂通过拉挤工艺和表面处理制成，纤维聚合物筋的表面由玻璃纤维束螺旋缠绕，并用聚合物树脂包裹，形成类似变形钢筋的齿，以提高与混凝土的粘结性能。这种类型的玻璃纤维聚合物筋的表面还经常粘结一层具有一定大小和分布的砂砾进一步提高与混凝土的粘结性能。KodiakGFRP筋由美国InternationalGrating公司生产，也是由E―玻璃纤维和聚合物树脂组成。少量的螺旋状纤维缠绕着纵向纤维，其作用是使纤维聚国家自然科学基金资助项目（项目批准号：59978046）。

　　**作者：高丹盈男1962年5月出生教授合物筋的表面具有一定的变形以提高粘结性能。由MaishallIndustriesComposites公司生产的E玻璃纤维聚合物筋，简称C-bar，看起来象环氧树脂覆盖的钢筋，与传统螺纹钢筋的外型相似。这三种玻璃纤维聚合物筋（GFRP）分别用于受拉纵筋，它们的主要物理力学性能见表1.表1纤维聚合物筋和钢筋的力学性能纤维聚合物筋和钢筋抗拉强度/弹性模量/屈服应变/极限应变/钢筋直径为6mm和10mm的传统钢筋用作梁的受压纵筋和箍筋，其力学特性也列于表1中。试验中分别用了普通、高强和超高强的混凝土，其抗压强度在之间。

　　1.2试验试件为了探讨纤维聚合物筋配筋率、混凝土强度和梁高对纤维聚合物筋混凝土梁弯曲性能的影响，我们进行了62根纤维聚合物筋混凝土梁在两点对称单调加载下的弯曲试验。这些梁的尺寸分别是300mm.根据配筋率的大小，米用了不同直径和类型的纤维聚合物筋。

　　2配筋率对裂缝、挠度的影响2.1配筋率对裂缝间距的影响在纯弯段，主要是由弯矩引起的与拉应力方向垂直的正裂缝。纯弯区以外的裂缝出现晚，类似于受弯裂缝。但是，随着荷载的加剪应力变得更加重要，纯弯区以外出现了许多斜裂缝。C-bar混凝土梁在25%Mu，50%Mu和75%Mu弯矩下的平均裂缝间距、Isornd混凝土梁和Kodiak混凝土梁在50%M和95%M弯矩下的平均裂缝间距见表2.由表可见，裂缝间距随配筋率的加而减小，其减小程度与纤维聚合物筋的类型有关，C-bar混凝土梁裂缝间距*小。这是因为不同类型的纤维聚合物筋与混凝土有不同的粘结性能，粘结性能好必然导致纤维聚合物筋梁的裂缝间距小、裂缝宽度也小，C-bar与混凝土的粘结更好些。

　　2.2配筋率对裂缝宽度的影响试验结果表明，裂缝宽度与混凝土强度有密切关系。混凝土强度越高，在相同弯矩下的裂缝宽度越大。此外，受加荷、卸荷循环作用的梁比同样条件的不受循环作用的梁的裂缝更宽。表3所列在相同的混凝土强度和截面尺寸下，配筋率对裂缝宽度的影响。由表可见，配筋率对裂缝宽度的影响较大，较小的裂缝宽度可以通过较大的配筋率得到。这是因为较大的配筋率能承受较大的拉力，并能有效地阻止裂缝的发展。然而，对比试验的结果表明，相对于钢筋混凝土梁来说，纤维聚合物筋混凝土的梁裂缝宽度更大。

　　表2裂缝间距梁号梁高h配筋率/荷载水平平均值注：IS、KD和CB分别代表Isorod筋、Kodiak筋和C-bar筋混凝土梁。

　　23纤居聚合物筋类型对使用荷载下梁挠度的影响就纤维聚合物筋混凝土梁而言，加载初期梁未开裂，刚性较大。随着荷载的进一步加，当施加的弯矩超过开裂弯矩时跨中出现裂缝，引起了刚度的减小。在单调或循环荷载作用下，开裂后直到混凝土压碎前，纤维聚合物筋混凝土梁的荷载一挠度特性是线性的、刚度也几乎不变。直至达到极限状态，即使经过5次加荷、卸荷（梁极限承载力的85%）循环后，受弯刚度也没有损失。

　　纤维聚合物筋混凝土梁的刚度随着混凝土强度的变化不大。但是，高纤维聚合物筋配筋率梁的刚度较大。另外，本文试验结果表明，使用荷载下纤维聚合物筋混凝土梁的挠度随着梁高的加而减少。以Isorod纤维聚合物筋混凝土梁为例，在使用荷载下梁的跨中挠度与相同条件下的钢筋混凝土梁的跨中挠度的比值是2.8~3.5.表3裂缝宽度mm编号梁高h配筋率/小部分钢筋混凝土对比梁）的试验，表4给出了部分试验数据。

　　31配筋率对抗裂承载力的影响引入系数a反映配筋率对开裂弯矩的影响。a定义为：或抗裂弯矩承载力；b和h分别是梁的宽度和高度；fr是混凝土的破坏模量，MPa，关系式为fr= 0.63配筋率对承载力的影响共进行了62根纤维聚合物筋混凝土梁（其中有TT；/C是混凝土的抗压强度，MPa.利用式（1）可以基本上排除尺寸效应和混凝土表4试验梁的性能编号截面尺寸纤维聚合物筋混凝土弯矩/（N类型直径/mm配筋率/%开裂弯矩极限弯矩强度的影响。各梁的a值可以根据表4中的试验数据计算得到。是不同类型的纤维聚合物筋混凝土梁的a的平均值与配筋率的关系图。从图中可以明显地看出，每一种筋的配筋率对开裂弯矩的影响非常有限，不同类型筋的a值基本相同，并近似地等于1.这是因为当达到开裂弯矩时，纵筋的应力非常小，抗裂弯矩承载力主要取决于混凝土的抗拉强度。

　　3.2配筋率对极限承载力的影响配筋率对少筋梁的极限承载力的影响是很明显的，这里主要讨论配筋率对纤维聚合物超筋混凝土梁极限弯曲承载力的影响。同抗裂承载力的分析类似，为了减少尺寸和混凝土强度的影响，这里引入另一个系数a其定义为：承载力；/是梁的有效高度。

　　配筋率对纤维聚合物筋混凝土梁的a的影响（c）一C―Bar筋混凝土梁；（d）―钢筋混凝土梁根据表4的试验结果和有关数据由式（2）可以计算得到受压破坏梁的a值。对相同类型和配筋率的混凝土梁，试验及计算得到的a的平均值与其对应的配筋率的关系如。可以看出，当配筋率在一定范围变化时，a或弯矩Mu随着配筋率的增加而增大。这是因为对于相同尺寸的梁，纤维聚合物筋配筋率越大，为了满足力的平衡受压区面积就越大，极限弯曲承载力就越高；然而，当纤维聚合物筋的增多使受压区面积增大到一定程度，内力臂将减小，使极限弯曲承载力的增加与配筋率的增大不成比例，并且还可能受到剪切破坏的限制。

　　4结论裂缝间距和宽度随着纤维聚合物筋配筋率配筋率对纤维聚合物筋混凝土梁的a的影响（a）―Kodiak筋混凝土梁；（b）―Isorod筋混凝土梁；（c）一C一bar筋混凝土梁□-试验值；□-理论值的增加而减小。纤维聚合物筋的类型对裂缝间距和宽度有一定的影响。

　　在使用荷载作用下，纤维聚合物筋混凝土梁的挠度较同条件下的钢筋混凝土梁大。

　　纤维聚合物筋的配筋率对抗裂承载力的影响十分有限，可以忽略。

　　当纤维聚合物筋的配筋率在一定范围内，纤维聚合物筋混凝土超筋梁的极限抗弯承载力随着配筋率的增大而增加。