采用FRP-混凝土组合桥面板的组合梁桥疲劳性能及失效机理研究

设计FRP-混凝土组合桥面板及带组合桥面板的组合梁新型结构形式，并结合组合桥面板、带组合桥面板的组合梁构件及组合连接件标准推出试件的静力试验、疲劳试验和理论分析，研究组合桥面板及带组合桥面板的组合梁在静力及疲劳荷载下典型破坏形态、强度和刚度等受力行为；揭示组合桥面板及带组合桥面板的组合梁疲劳失效机理；并着重研究组合桥面板中FRP型材与混凝土及组合梁中组合桥面板与钢梁的合理组合连接方式及各种连接方式在静力及疲劳荷载下的工作机制、失效机理及连接程度计算方法等关键问题。在试验研究和理论分析基础上，开展考虑界面滑移的组合桥面板及带组合桥面板的组合梁在静力及疲劳荷载下受力行为数值模拟技术研究。最终提出新型合理的组合桥面板和带组合桥面板的组合梁结构形式及组合连接方式，并建立组合桥面板及带组合桥面板组合梁的静力与疲劳设计理论，为具有良好耐腐蚀性能和良好抗疲劳性能的FRP组合结构桥面系统工程应用提供依据。

FRP-混凝土组合桥面板是在钢板-混凝土组合桥面板基础上的发展和创新，具有显著性能优势和良好应用前景。3年来，项目组对该项目展开了大量的试验研究、理论分析和数值模拟分析，总共完成了合计45个试件的静力与疲劳试验研究，并开展了大量的数值模拟分析，获得系列试验资料和研究成果。项目组首先结合国内外研究成果，创新发明了FRP-混凝土实心组合桥面板和FRP-混凝土空心组合桥面板共两种组合桥面板板型，并完成了两种类型的FRP-混凝土组合桥面板静力与疲劳性能研究，建立了两种类型的组合桥面板的静力设计方法和疲劳设计方法。在FRP-混凝土组合桥面板静力与疲劳性能研究基础上，项目组对采用FRP-混凝土组合桥面板的组合梁的静力与疲劳性能也开展了深入研究，建立了采用该类型FRP-混凝土组合桥面板的组合梁静力设计方法、疲劳设计方法和疲劳寿命计算方法。项目组还进一步创新发明了一种新型的FRP-PCPS预应力复合筋（简称FRP预应力复合筋），并开展了FRP预应力复合筋混凝土组合板和FRP预应力复合筋混凝土组合梁的静力试验研究，建立了该新型组合板和组合梁的静力设计方法。结合本项目研究，培养博士生1名，硕士生6名，在国内重要期刊和会议上发表学术论文17篇，其中9篇被EI核心检索，获国家专利授权11项。本项目研究成果可对促进FRP-混凝土组合桥面板和采用FRP-混凝土组合桥面板的组合梁桥的研究和应用提供较重要的理论支持。