预应力FRP加固RC梁受弯剥离承载力分析

摘　要: 受弯剥离破坏是预应力纤维加固复合材料（FRP）片材加固受弯钢筋混凝土（RC）构件的主要破坏模式。本文以预应力FRP片材加固RC梁为研究对象,理论推导结合试验验证,分析该类构件由中部弯曲裂缝引起界面剥离的承载力。基于FRP-混凝土界面粘结滑移的双线性模型,推导弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,提出了预应力FRP片材加固RC梁由弯曲裂缝引起界面开始剥离以及发生剥离破坏的预测模型。试验结果表明：FRP的预应力越大,加固梁的剥离承载力越高;无论是预应力还是非预应力FRP加固梁,利用本文的剥离预测模型均可得到较好的结果。     

HB-FRP布加固混凝土对其界面粘结性能的影响

HB-FRP布加固混凝土的多接触界面组合作用导致其界面粘结性能较为复杂.在试验研究基础上,建立了考虑混凝土塑性损伤、界面粘结的HB-FRP加固数值计算模型;对比分析了荷载-滑移关系、界面应变分布、粘结滑移关系和界面破坏形态;进行了FRP层数和机械锚固件间距的参数分析.研究结果表明:数值计算模型能可靠地反映HB-FRP加固界面粘结特性,HB-FRP加固能够有效抑制剥离发展;机械锚固件位置粘结滑移关系呈现典型的弹性上升、软化下降、残余平台三段线特征,粘结应力最后趋于稳定而不是降为零;机械锚固件位置的破坏面呈"楔形",剥离厚度大于普通FRP粘结部位; FRP厚度超过5层后张拉承载力才开始增加;张拉承载力不会随着机械锚固件间距的减小而持续增加,机械锚固件间距为250mm时,能够充分发挥HB-FRP加固模式的加固效率,为等厚度普通FRP粘结的4. 2倍.     

弯曲裂缝引起FRP混凝土界面剥离的数值分析

目的找出混凝土裂缝扩展对纤维增强材料FRP与混凝土界面粘结性能的影响规律.方法基于断裂力学理论,采用商业软件ANSYS中的界面单元模型(Cohesive Zone Model CZM),模拟素混凝土梁跨中I型裂缝扩展以及FRP与混凝土界面II型裂缝的扩展过程.结果随着混凝土裂缝的扩展,加固梁承载力出现两个峰值:第一个峰值出现在混凝土宏观裂缝扩展的起始点,此时FRP布的应力低于500 MPa,FRP与混凝土界面切应力在混凝土裂缝附近较大,其余部分切应力及界面滑移量基本为零,界面处于完全粘结状态.第二个峰值出现在FRP与混凝土界面发生剥离时刻,之后界面剥离从混凝土跨中裂缝位置向梁端部扩展,加固梁的承载力保持在第二个峰值上,FRP布应力达到1 480 MPa,界面粘结切应力及滑移量向FRP端部移动,跨中完全剥离的界面,切应力降为零,滑移量保持不变.结论计算得到的荷载随混凝土开裂的变化趋势及峰值荷载与试验值吻合较好,说明笔者提出的数值模拟方法能较准确地预测CFRP加固带缝混凝土梁的承载力.     

FRP加固混凝土梁剪弯段的剥离应力分析

为更有效地分析外贴纤维复合材料(FRP)片材加固混凝土梁剪弯段的剥离应力问题,提出了避开对整根加固梁进行有限元分析的困难,取加固梁两弯剪裂缝间梁段作为空间非线性有限元计算模型的思路,并用圣维南原理和数值模拟方法说明该简单模型的合理性和可靠性.并基于此模型,以FRP应力、剪跨比、FRP-混凝土粘结滑移本构关系、FRP层数...     

FRP片材加固混凝土梁的计算方法

对FRP片材加固混凝土梁的破坏形态、计算方法进行了探讨,并对8根FRP加固混凝土梁的极限承载能力进行了对比分析,理论计算结果与实测值吻合较好.研究表明:粘结FRP布加固混凝土梁承载力和加固时的初始应力水平有关,相同条件下,CFRP片材加固混凝土梁承载力最大;GFRP片材加固混凝土梁承载力最小;混杂纤维加固钢筋混凝土梁的承载力介于二者之间.     

基于梁段的FRP加固混凝土梁剥离破坏分析

为更合理分析增强纤维复合材料(FRP)加固混凝土梁剪弯段的剥离破坏,提出了一个基于加固梁两裂缝间梁段的空间有限元模型,并用圣维南原理和数值方法证实其合理性和可靠性;进而以FRP应力、FRP层数、剪跨比、FRP-混凝土粘结滑移本构关系和梁段长度作为影响因素,对此模型做非线性有限元计算分析.结果表明:FRP应力和层数对剥离荷载有显著影响,数值计算与多个既有实验结果基本一致.     

预应力FRP片材增强RC梁的界面应力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.文中从理论分析入手,推导了预应力FRP片材增强钢筋混凝土(RC)梁界面层的剪应力和正应力的计算公式,分析了预应力作用下FRP片材和混凝土之间的界面层的应力分布,并通过有限元对碳纤维簿板(CFL)增强RC梁作了数值实验验证,探讨了初始预应力施加量和CFL厚度对界面应力的影响.理论分析和有限元计算结果表明,当CFL两端无锚固、施加初始预应力为CFL抗拉极限强度的20%时,CFL有发生剥离的危险.     

GFRP加固混凝土梁的抗弯承载力参数分析

对采用 FRP片材抗弯加固的钢筋混凝土梁 ,进行正截面弯矩 -曲率分析 ;对抗弯承载力参数进行分析 ,提出对加固梁抗弯承载力设计方法的建议 .分析结果表明 ,加固量、FRP片材的弹性模量和强度、混凝土强度 ,以及梁的配筋率对抗弯承载力有较大影响 .用 FRP片材对低配筋梁进行抗弯加固效果明显 ,但必须考虑抗弯加固所导致的脆性破坏 .     

预应力CFRP增强RC梁的纤维容许张拉预应力值

将预应力CFRP片材粘贴到需要补强的RC梁,可以有效地改善结构的力学性能,提高加固效率。但是,CFRP片材的张拉预应力值并不是越大越好,本文从三个方面出发考虑了预应力CFRP增强RC梁的容许张拉预应力值,避免了张拉预应力值过高产生的混凝土拉裂缝产生、混凝土与CFRP之间界面剥离和CFRP先于钢筋破坏这种不利破坏模式的发生。本文为预应力CFRP 在增强加固工程中的应用提供理论基础。     

FRP加固钢筋混凝土梁破坏机理的数值试验研究

运用三维真实破裂过程分析RFPA（Realistic Failure Process Analysis）方法，对FRP加固钢筋混凝土梁的破裂过程进行了数值分析。对比分析了钢筋混凝土受弯构件和FRP加固钢筋混凝土受弯构件的裂缝形成过程和破坏模式，从裂缝间距的变化及梁的承载力方面入手探讨FRP对钢筋混凝土梁的加固机理。研究结果表明RFPA数值试验方法为混凝土构件力学性能和破坏机理的研究提供了一种新的分析手段。