FRP加固負載混凝土梁的抗彎性能及剝離行為研究.pdf

1、FRP-混凝土界面的力學行為及剝離破壞是FRP加固技術應用的關鍵科學問題，目前有關的研究分析多以無初載加固梁為研究對象，甚少涉及到FRP抗彎加固負載梁的界面力學行為及剝離機理的研究。本文根據(jù)混凝土基本理論、非線性有限元分析和試驗結果，對FRP加固負載混凝土梁的抗彎性能及剝離行為進行了較為系統(tǒng)的研究。提出了FRP加固負載混凝土梁滯后應變及彎矩特征值(即開裂彎矩、屈服彎矩和極限彎矩)的計算公式。對片材端部混凝土保護層剝離和彎曲主裂縫處FRP

2、剝離等兩種常見的剝離破壞機理進行了深入分析，建立了負載加固梁界面應力分析模型，提出了相應的剝離破壞荷載的計算公式。對比分析表明，本文所建議的計算公式優(yōu)于現(xiàn)有文獻公式，與試驗結果吻合良好。本文主要的研究成果有： (1)外貼CFRP片材(含布、板)抗彎加固足尺梁的試驗結果表明：負載加固梁中FRP的名義拉應變(即滯后應變與實際應變之和)、受拉鋼筋的平均拉應變和混凝土的平均壓應變沿截面高度仍能滿足平截面假定；端部設置U型FRP箍能有效降

3、低片材端部界面應力集中的程度；鋼筋屈服后裂縫處FRP拉應變的突然增大是導致該處FRP剝離的主要原因。 (2)基于現(xiàn)有方法計算誤差波動較大的情形，系統(tǒng)考慮加固時原梁不同負載狀態(tài)及混凝土非線性特征的影響，建立了負載加固梁中FRP滯后應變的計算方法。根據(jù)C語言編程的非線性全過程數(shù)值分析結果和試驗結果，推導出了FRP加固負載梁截面彎矩特征值的計算公式，并系統(tǒng)分析了加固時負載狀態(tài)對抗彎性能的影響。 (3)以膠層剪切滑移變形為基本參

4、數(shù)，系統(tǒng)考慮混凝土梁、FRP及膠層性能對界面應力的影響，建立了彈性工作狀態(tài)加固梁界面應力分析模型；定量分析了片材端部到支座的距離、粘結膠層和加固片材的彈性模量及厚度等參數(shù)對片材端部界面應力集中程度的影響。結合負載加固梁的截面變形特征，又進一步提出了負載加固梁片材端部及相鄰穩(wěn)定裂縫間界面應力的計算方法，具體給出了各種荷載類型作用下的計算表達式。同時，對預應力FRP加固梁在預應力放張以及在預應力和外載共同作用時的界面應力分布進行了理論研究。

5、計算結果與有限元分析及試驗結果吻合良好。 (4)在深入探討FRP加固梁早期剝離機理的基礎上，針對現(xiàn)有剝離荷載計算模型多以無初載加固梁為研究對象的現(xiàn)狀，將剝離破壞時界面應力峰值與加固時的初始彎矩結合起來，分別建立了負載加固梁發(fā)生片材端部混凝土保護層剝離和彎曲主裂縫處FRP剝離破壞時的剝離荷載計算公式。通過國內(nèi)外大量試驗數(shù)據(jù)的對比分析表明，本文公式與試驗結果吻合良好，且簡捷實用，尤其適合工程實際應用。 (5)提出了FRP抗彎