CFRP加固具有预裂缝混凝土的界面粘结性能研究

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随着我国经济的篷勃发展,加固改造业也得到了迅速的发展。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)作为一种新型的复合材料,以它高强高效、耐腐蚀、不增加自重、施工便捷等优点,代替传统的加固材料在加固领域得到了大量应用。FRP加固法作为一种新兴的加固技术因具有诸多其他加固方式所不及的优点而被诸多学者和工程界高度关注。FRP与混凝土界面间的粘结性能是影响结构加固后性能的一个重要因素,因此,FRP与混凝土界面间良好的粘结性能是保证两者共同工作的重要前提。以往的研究者对FRP与混凝土粘结性能的研究大多集中于混凝土界面完好的情况下,而在现实中,混凝土结构常因设计失误、施工缺陷或使用过程中的损伤、老化和灾害等因素,造成构件或多或少存在着缺陷,而裂缝更是一种常见的缺陷。因此,研究FRP与预裂缝混凝土界面间的粘结性能便有重要的现实意义。   本文通过试验和有限元软件分析手段对CFRP加固预裂缝混凝土界面的粘结性能进行了研究。考察了影响粘结性能的三个因素:裂缝间距、粘贴长度、粘贴宽度。试验研究结果表明:(1)在荷载作用下,裂缝处出现应力集中,当裂缝距CFRP末端越近时,界面越易发生剥离破坏,试件的极限承载力、粘结强度也越低;由于裂缝的存在,相比界面完好的剥离粘结破坏,预裂缝混凝土界面在发生剥离破坏的同时,并可能伴随着混凝土试块在裂缝处的拉剪破坏。(2)随着粘贴长度的增加,极限荷载、粘结强度增大,试件的延性有所提高,且CFRP布末端的应变梯度逐渐减少,即其末端的应力集中趋于缓和。(3)随着粘贴宽度的增加,试件的极限承载力增大。有限元模拟分析结果表明:(1)在加载初期,有裂缝试件的界面剪应力在裂缝处出现应力集中,当裂缝距加载端越近时,裂缝处应力集中越严重。(2)在荷载作用下,有裂缝界面的有效粘结区首先是加载端与裂缝之间的区域,在此区域软化后,裂缝与自由端间的区域才能有效地发挥作用。(3)剥离破坏时,首先是加载端与裂缝间混凝土受拉开裂软化,然后裂缝左端再受荷载作用剥离,其过程是分段的。
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