基于CZM的FRp-混凝土界面有限元分析.pdf

1、纖維增強復(fù)合材料（FRP）-混凝土界面的粘結(jié)性能是FRP加固技術(shù)的關(guān)鍵所在。國內(nèi)外學(xué)者進行了大量試驗研究，獲得了多種粘結(jié)承載力、局部粘結(jié)滑移公式。實際加固構(gòu)件的破壞往往不是FRP材料被拉斷，而是FRP-混凝土界面附近混凝土的剝離，所以最理想的有限元方法是直接模擬混凝土的破壞。但是這種方法不僅需要非常精細(xì)的網(wǎng)格，而且常常遇到數(shù)值收斂困難，另外混凝土本構(gòu)中諸多有重大影響的參數(shù)缺乏理論依據(jù)?；跀嗔蚜W(xué)的CZM(Cohesive ZoneMo

2、del)方法正引起越來越多的關(guān)注，多位學(xué)者已經(jīng)推導(dǎo)了跨中裂縫引起FRP剝離、FRP粘貼邊緣起裂等不同剝離破壞形式的封閉解。但是受限于嚴(yán)格的邊界荷載條件，這些理論解無法推廣到一般情況。基于CZM，本文進行FRP-混凝土界面破壞的有限元分析，主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.對單剪試驗進行有限元分析。計算得到的荷載位移曲線、粘結(jié)承載力與試驗結(jié)果吻合較好。得到了不同荷載水平下FRP應(yīng)力、FRP-混凝土界面剪切應(yīng)力和滑移量的分布情況;參數(shù)研究

3、表明，若FRP錨固長度足夠長，則粘結(jié)強度對粘結(jié)承載力的影響不大，界面斷裂能越大，承載力越大。
　　2.對FRP加固帶縫素混凝土梁進行平面有限元分析，計算得到的荷載峰值與試驗結(jié)果均吻合較好。加載過程中先后出現(xiàn)兩個荷載峰值，后一個峰值與FRP-混凝土界面粘結(jié)性能相關(guān)，不受初始裂縫高度的影響。同時分析了跨中混凝土裂縫引起的FRP剝離的全過程。
　　3.對FRP加固帶縫素混凝土梁進行三維有限元分析，考慮了初始裂縫口FRP未粘結(jié)段的影

4、響，同時混凝土軟化段采用指數(shù)型表達(dá)式，F(xiàn)RP采用殼單元而非實體單元模擬，更真實地再現(xiàn)了跨中裂縫引起的FRP剝離過程，而且能方便地直接揭示加載過程中界面剪切應(yīng)力的分布和變化過程。
　　4.分析了界面參數(shù)對FRP加固鋼筋混凝土梁數(shù)值計算結(jié)果的影響，結(jié)果表明在一定范圍內(nèi)粘結(jié)強度對加固梁承載力的影響不大，但是卻影響加固梁的破壞形式，本文建議對陸新征粘結(jié)滑移本構(gòu)預(yù)測的粘結(jié)強度進行0.4倍的折減，斷裂能仍采用該本構(gòu)的預(yù)測值。在此基礎(chǔ)上，進一步