BFRP-CRCP配筋设计方法和参数敏感性分析

目前现有的玄武岩纤维增强塑料(BFRP)连续配筋混凝土路面(CRCP)配筋设计规范比较缺乏,相关研究也较少关注BFRP-CRCP结构响应的特点及参数敏感性。针对理论研究的不足,分析了CRCP的横向开裂机理,推导了CRCP配筋设计指标的解析公式。建立了CRCP的三维有限元模型,利用有限元计算验证了解析公式的合理性。将BFRP作为纵筋替代材料,对现有CRCP试验路的面层进行了结构优化。对温缩和干缩作用下的BFRP-CRCP进行了解析计算和比较分析,对横向裂缝间距和宽度设计极值给出了推荐范围。根据BFRP弹性模量、黏结刚度系数和线膨胀系数取值的不同,对BFRP-CRCP进行了参数敏感性分析。结果表明:通过分析纵筋和混凝土应力、位移的分布规律,表明板中间容易发生二次断裂,裂缝位置相对滑移最大;横向裂缝间距越大,纵筋应力极值、混凝土应力极值和横向裂缝宽度也越大;现行规范中关于配筋设计指标的范围取值偏保守,建议BFRP-CRCP横向裂缝间距的上限取2.2 m,横向裂缝宽度上限取1.2 mm;虽然BFRP会增大裂缝缝隙的宽度,但是能够大幅降低CRCP应力;提高BFRP的弹性模量和黏结强度,能够减小裂缝缝隙的宽度,但是会提高CRCP的应力极值。研究成果为BFRP-CRCP配筋设计指标提供了理论参考范围,有助于BFRP合理的材料性能参数选取,也对推广BFRP在水泥混凝土路面中的应用有一定的理论和实践意义。