[发明专利]玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的弯拉性能计算方法

说明书

本发明涉及碱激发海砂混凝土技术领域，具体涉及一种玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的弯拉性能计算方法。计算玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁正截面抗弯承载力M，当ρ_f＞ρ_fb时，计算玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁最大裂缝宽度ω_max；计算玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁最大挠度f_max；引入修正系数a₁、a₂对M进行修正，对引入修正系数b₁、b₂对ω_max进行修正，引入修正系数c₁、c₂对f_max进行修正。能够计算出包括玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁最大裂缝宽度、最大挠度和正截面抗弯承载力的弯拉性能，对海砂混凝土在工程上的推广应用和中国南海岛礁的开发具有重大意义。

技术领域

本发明涉及碱激发海砂混凝土技术领域，具体涉及一种玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的弯拉性能计算方法。

背景技术

为了解决河砂因过度开采导致资源匮乏的问题，近年来我国已开始推广使用人工机制砂和海砂来替代或部分替代河砂，然而，由于形状、级配、强度、细粉含量多、产量有限等原因，相比之下，在出现更理想的替代资源之前，海砂是理想的河砂补充资源。然而海砂中存在着氯离子等有害物质，导致混凝土中的钢筋发生锈蚀，对混凝土的力学性能产生较大的不利影响，如果不加以处理，将造成严重后果。

玄武岩纤维(Basalt Fiber Reinforced Plastic，BFRP)筋是一种轻质高强、耐疲劳、电磁绝缘性好的一种新兴复合材料筋，是通过把多股纤维拉挤在一起形成的。它具有很好的耐腐蚀性，可以用于代替普通钢筋应用于混凝土中，是防止岛礁环境下的海砂混凝土中钢筋锈蚀并提高其耐久性的理想方法。碱激发材料(Alkali Active Material，AAM)，又被称为地聚合物，是一类由活性硅铝质原材料与碱性激发剂共同反应形成的胶凝材料，其原材料种类繁多，包括工业矿渣和其副产物。因而相比于普通硅酸盐水泥，碱激发材料是一种绿色环保的混凝土胶凝材料，且在大多数侵蚀环境中表现出更好的耐久性能。以海砂取代河砂来缓解河砂资源匮乏的情况，同时以碱激发混凝土替代普通混凝土，玄武岩筋替代普通钢筋来提高海砂混凝土基本性能。以三种新型环保材料：海砂，碱激发混凝土和玄武岩筋，构建新的组合——玄武岩筋碱激发海砂混凝土，可以协助解决岛礁环境下钢筋混凝土的腐蚀问题。

玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的弯拉性能研究可对这种新型结构设计提供参考，其弯拉性能研究对海砂混凝土在工程上的推广应用和中国南海岛礁的开发具有重大意义。但我国《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608-2010)仅对纤维增强复合材料筋混凝土梁的应用进行了一系列规定，其并不适用于玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的弯拉性能计算方法，能够计算出包括玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁最大裂缝宽度、最大挠度和正截面抗弯承载力的弯拉性能，对海砂混凝土在工程上的推广应用和中国南海岛礁的开发具有重大意义。

本发明的技术方案为：计算玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁正截面抗弯承载力M，当ρ_f＞ρ_fb时，玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的正截面受弯极限承载力计算式为：其中，f_fe为玄武岩筋有效设计应力，A_f为玄武岩筋横截面面积，h_0f为玄武岩筋合力点距构件顶面的距离，x为玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的混凝土受压区高度，ρ_f为纵向受力FRP筋的配筋率，ρ_fb为玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁的界限配筋率；

计算玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁最大裂缝宽度ω_max；

计算玄武岩筋碱激发海砂混凝土梁最大挠度f_max；