CFRP-GFRP層間混雜加固鋼筋混凝土梁抗彎性能研究.pdf

1、碳纖維增強復(fù)合材料（Carbon Fibre-reinforced Polymer,簡稱CFRP）和玻璃纖維增強復(fù)合材料（Glass Fibre-reinforced Polymer,簡稱GFRP）是目前加固工程中使用較為廣泛的兩種加固材料。CFRP的強度和楊氏模量高(抗拉強度可達到1200～2250MPa，楊氏模量一般為120～250GPa)，但材料延伸率低。GFRP強度和模量相對較低(抗拉強度在400～1800MPa之間，楊氏模量2

2、0～55 GPa)，材料的延伸率相對較高。針對混雜材料的研究表明，GFRP/CFRP層間混雜材料具有強度和延伸率的正混雜效應(yīng)，能夠改善單一FRP材料彈脆性性質(zhì)，是一種高效的結(jié)構(gòu)加固材料。
　　論文從斷裂力學的角度分析了單一FRP材料和CFRP/GFRP層間混雜材料的加固機理，通過試驗研究了CFRP、GFRP和CFRP/GFRP加固預(yù)裂鋼筋混凝土梁的抗彎性能，并進行了加固梁的有限元分析，得出了如下結(jié)論:
　　①基于斷裂力學的阻

3、裂機理分析表明，在CFRP/GFRP構(gòu)成的層間混雜材料內(nèi)部，高延伸率的GFRP能阻止低延伸率的CFRP的隨機斷裂，改善了單一FRP材料的彈脆性性質(zhì);CFRP/GFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)，CFRP/GFRP裂紋嘴集中力阻裂，降低裂紋尖端的應(yīng)力強度因子，阻止裂紋發(fā)展，使結(jié)構(gòu)抗裂性能顯著提高;同時CFRP/GFRP兩者變形協(xié)調(diào)，能夠改善結(jié)構(gòu)界面性能，有效地避免單一CFRP加固中易產(chǎn)生的界面剝離破壞狀況，提高了結(jié)構(gòu)的延性和承載能力;
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4、過模擬結(jié)構(gòu)卸載加固，研究了CFRP、GFRP和CFRP/GFRP加固預(yù)裂鋼筋混凝土梁的抗彎性能。結(jié)果表明，F(xiàn)RP加固梁的抗裂性能、承載能力和剛度均有顯著改善。CFRP加固梁在承載前期表現(xiàn)出較好的阻裂性能，GFRP加固梁在承載后期表現(xiàn)出較高的承載能力（GFRP較CFRP界面剝離范圍小，承載力提高），CFRP/GFRP加固梁兼顧了兩者在不同承載階段的優(yōu)良性能;
　　③與普通混凝土梁相比，CFRP/GFRP加固梁開裂荷載提高了80％，屈

5、服荷載提高了40％，極限承載力提高了58.6％，混雜纖維內(nèi)部分級斷裂導致的應(yīng)力傳遞使結(jié)構(gòu)受力更均勻，裂紋分布形態(tài)改善，延性破壞特征明顯;
　?、軐σ呀?jīng)達到極限承載力的CFRP/GFRP加固梁再次加載，極限承載力較普通結(jié)構(gòu)提高15％，去掉CFRP/GFRP層后再次加載，極限承載力與普通混凝土結(jié)構(gòu)相當，具有明顯的二次承載能力，加固結(jié)構(gòu)的安全儲備高;
　?、萦邢拊治霰砻鳎?CFRP/GFRP加固的素混凝土小試件裂紋尖端應(yīng)力強度因