FRP约束混凝土本构关系及FRP加固混凝土梁断裂过程分析
FRP片材加固钢筋混凝土梁破坏形态分析
纤维布达到其极限拉应变而拉断 ,但 受压区混 凝土应变尚 未达到 峰值应变 ,这种破坏 完全是 脆性 的 ,且受压 区的 混凝土 未充 分发
挥作用 ,破坏 时会 产生 很大 的裂 缝和 挠度 。 因此 ,在这种破坏模式 下应该增加加固用的纤 维布来加强受
3) 非端部粘结 破坏 。这 种破坏 包括 从梁中 部弯 曲裂缝 处开 始的粘结破坏和从剪 切裂 缝处开 始的 粘结破 坏两 种 。很多 试验 以及文中试验结果表明 ,FR P 加固混凝土梁大 部分发生非 端部粘 结破坏 。
·84 ·
山 西 建 筑 第 33
200
卷 第6 7年2
期 月
S HANXI
A RC
H I T E CT U R
E
VFeobl..
33 No. 6 2007
文章编号 : 100926825 (2007) 0620084202
FRP 片 材 加 固 钢 筋 混 凝 土 梁 破 坏 形 态 分 析
中图分类号 : TU375. 1
文献标识码 :A
目前 ,F RP 加固 技术 已经 在我 国广 泛的 应用 。FR P 加固混凝 土结构与普通钢筋配筋的混凝土结构有 明显的差异 ,根据 试验研 究 [3 ,4 ] ,粘贴纤维布加固后 ,混凝土 梁的正 截面破 坏形态 有多 种 , 根据分析做了如下试验研究 。 1 实验分析
在未受 外 荷 载 作用 下 粘 贴 CFRP/ GFRP ,再加载到破坏
1. 3 粘结破坏 1) 非正常粘结 破坏 。这 种破坏 包括 混凝土 与胶 界面粘 结破
坏 、胶与 F RP 之间 界面 粘结 破坏 、双 层或 者多 层时 FR P 与 FR P 之间截面粘结破坏三 种 。就 目前国 内外所 用的 成熟的 加固 混凝 土结构技术 、纤维布 和配套 的环 氧树脂 类粘 结胶的 性能 来看 ,产 生这种破坏大多是因为施工质量不过关引起的 。
FRP约束混凝土研究分析
图 ｌｌＣＦ Ｐ加 固桥 主 梁 － Ｒ
４ ％桥墩 比例模型进行 了测试 ，结果表 明试件 的强度和延性 ２ Ｆ Ｐ约束混凝土柱性能 国外研究现状 ０ Ｒ 都得到 了很大 的提 高：Ｓａ ａ ｎ ｓ （９ ４ ａｄ ｔ ｅｈ １９ ）提 出了一种 用 ｍａ
提 出了有待改进 的方向。 关 键 词 ：Ｆ Ｐ 加 固 修 复 约束 混凝 土 本 构 Ｒ 中图分类号 ： Ｕ ６ Ｔ ５ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ．９ ３（ ０ ０ ０ ．６ ．３ ０ ７３ ７ ２ １ ） ７０ ９０
随着使用时间的增长 以及长期受到恶劣环境腐蚀 、不利 最先采用 了 Ｆ Ｐ布缠绕约束的办法来加 固烟 囱， Ｒ 并取得 了不 荷载作用 等条件的影响， 桥梁 、 房屋等建筑 的实 际承载能力不 错 的效果： 其后美国萨克拉曼多（ ａｒｍｅｔ） Ｓｃ ａ ｎｏ 市的西部 Ｙ ｌ高 ｏ ｏ 断下降。然而 对不满足性能要求的下部结构进行置换需要花 架桥 中 ３０ ０ ０多根柱采用了 ＧＦ Ｐ的预制护套加固； Ｒ 同样采用 费 巨大的物力、 人力和财 力， 因此需要一种 新的加 固和修复方 Ｆ Ｐ对 桥 梁 进行 加 固的 还有 日本 的 Ｓ ｉｍｉ Ｒ ｈ ｙ ｎ ａ桥 、Ｔ ｂ ｏｆ ａｍｓＧ ｌ 法用来延 长桥梁等建筑 的使用寿命。使用 复合材料约束混凝 Ｃ ｕ ｌｂ桥 、 ｉ ｉ桥和 Ｓ ｍｉ ｍｏ桥等， Ｂｒｅ ｄ ｕ ｔ ｏ 美国的 Ｒ ｐｄＣｉ ａｉ ｔ ｙ桥， 德 土 柱便 是 其 中之 一 。 国的 Ｌ ｎ ｎｃｅＧ ｓｅ桥 、 ｅ ｂｒ２ ｔ ｓ ｕ ｅｓｈ ２ ａｓ Ｕｌ ｅｇ Ｓｒ ｓ桥和 Ｌ ｄ ｉｓａ ｎ ｎ ａ ｕ ｗｇｈｆ ｅ １Ｆ Ｐ应 用简 史 Ｒ 桥 等 。近 年 来 ，我 国也 逐 渐 开始 应 用 Ｆ Ｐ这 种 新型 材 料 。湖 Ｒ Ｆ Ｐ（ ｉ ｒ ｅ ｆｒｅ ｏ ｍｅ， 名 为 纤 维增 强聚 合 物 ） Ｒ Ｆｂ ｉ ｏｃｄＰ ｌ ｒ全 ｅＲ ｎ ｙ 南溆浦大江 口桥 、 上海宝山飞云桥、 及南京长江大桥 引桥、 广东 是一种人工合成材料， 由于其轻质高强的特 点， Ｒ Ｆ Ｐ最初被大 官汕线郭屋楼桥、 韶关地区风村桥 以及东莞市的 曲海和蓬庙两 量应用于 航空航天以及运动器材等领域 。从上世纪 ６ ０年代 座大桥等都采用了粘贴 Ｆ Ｐ布的加固方法， Ｒ 并且 ２０ ０ ０年完成 开始 ， 随着 全 球 建 筑 行 业 的高 涨 ， Ｒ Ｆ Ｐ材 料 也 开 始踏 入 土 木 工 了我国首部 Ｆ Ｐ片材加 固设计与施工技术规程 。 Ｒ 程 的舞 台。Ｆ Ｐ在土木领域 的应用最初是 以制成筋材 的形式 Ｒ 出现 ，主要用 于代 替恶劣环境下损坏的钢 筋。Ｆ Ｐ材料与钢 Ｒ 材相比具有 比重小， 比强度高， 比刚度高 ， 可设计性强 ， 抗疲劳， 耐腐蚀性强等优点； 而且 ， Ｒ Ｆ Ｐ材料是线弹性材料 ， 以持续 可 有效的提供约束应 力直至 Ｆ Ｐ材料破坏 。Ｍａ ｕ ａ １９ ） Ｒ ｔ ｄ （９０ 对 ｓ 在可能出现 塑性铰 的区域粘贴 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ片材 的桥墩进行 了性能
FRP加固钢筋混凝土构件裂缝研究进展与探讨
Ｆ Ｐ加 固钢 筋 混 凝 土构 件 裂 缝 研 究进 展 与探 讨 Ｒ
蔺新 艳 ， 曹双 寅 ， 凤 霞（ 黄 东南大学土木工程学院， 南京 ２ ０６ 江苏 １９） ０
［ 摘 要 】 外 贴 Ｆ Ｐ材 料 是 一 种 非 常 流 行 的 钢 筋 混 凝 土 结 构 加 固技 术 ， 是 与加 固后 构 件 承 载 力 相 比 ， Ｆ Ｐ加 固构 件 正 常 Ｒ 但 在 Ｒ
使 用性 能方 面 的研 究 仍 不 够 深 入 ， 尚存 在许 多值 得 探 讨 的 问题 。本 文在 总结 分 析 国 阿外 已 有 研 究 成 果 的 基 础 上 ， 究 了外 贴 研
Ｆ Ｐ加 固钢 筋 混 凝 土 构 件 裂 缝 开 展 的 机 理 和 特 点 ， 析 探 讨 了我 国钢 筋 混 凝 土 构 件 裂 缝 开 展 性 能 预 测 方 法 用 于 该 类 加 固构 件 Ｒ 分
FRP片材加固钢筋混凝土梁裂缝分析
图 ４ 一层线条结构构造
．
［］ ２ 王文卿． 西方 古典柱 式［ ． Ｍ］ 南京 ： 东南大学 出版社 ，９ ９ ４ １９ ． ．
Ｓｒ ｃｕ ａ ｅｉｎｏ ｏ ｏ ｉ ｕ ｉｉｌ ｒ ｕ ａ ｎａｃｒａｎｃ ｕ ｔ ｔｕ ｔｒ ｌ ｓｇ ｆ ｍｐ ｓｔ ｊ ｄｃａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｔｉ ｏ ｒ ｄ ｃ ｅ ｔｂ ｉ
ｔａｅ ｈ ｒａｍｅ ｔｍｅｓ ｅ ｆｓｖ ｒｌｓｅ ｉ ａｔ ｓｂｇｃ ｌｍｎ， ｏ ｆ ， ｏ ｉｅ ｉｅａ ｄｆｕ ｄ ｔ ｎ ｎ ｕ ｒｔｓｔ ｅｔｅｔ ｎ ａ ｕ ｓ ｅ ｅａ ｐ ｃａ ｐ ｒｓａ ｉ ｏｕ ｒ ｏ ｌ ｒｏ ｉ ｃ ｍ ｅ ，ｌ ｎ ｏ ｎ ａｉ ，ａ ｄｓｍｍａ ｉ ｓｔｅｍ ｅｓ ｒ ｈ ｕｄ ｇ ｎ ｎ ｏ ｒｚ ｈ ａｕ ｅ ｓ ｏ ｌ ｅ ｓ ｂ ｄ ｐ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｕｌｉ ｔ ｓｅ ｌｓｉａ ａｃ ｉ ｃｕａ ｔｌ． ｅａ ｏ ｔ ｉ ｒ ｉ ｔ ｅｂ ｉ ｎ ｗｉ ｗｅｔｍ ｃ ｓ ｌ ｒ ｈ ｔ ｔ ｌ ｓｙｅ ｄ ａ ｇ ｅ ｎ ｄｇ ｈ ａ ｃ ｅ ｒ Ｋｅ ｒ ｓ ｔ ｃｕ ｄ ｉｎ，ａ ｅ ｉ ｍｒ ｔｌ，ｒｉｆｒｅ ｏ ｃｅｅ ｙｗｏ ｄ ：ｓｒ ｔ 】 ｅ ｇ ｒ ｈｔ ｕ ｓ ｃ ｅ ｌ ａ ｓｙｅ ｅｎｏ ｃ ｃｎ ｒｔ ｄ
文中试验共浇筑 ８根钢筋混 凝土矩形 截面简 支梁 ， 试件 的截 面尺寸均为 ： ｂ×ｈ ０ ＝１０ｍｍ×１０ｍｍ， ８ 跨度 ｚ ０ ｌ１计算 ＝２２ ０ｒｉ， ｉ ｌ 跨度 ｚ ＝２０ ０ｒｎ。混凝 土设 计 强度 均 为 Ｃ ５ ０ ｆｌ ｌ ２ 。受 拉 主筋 为 ２
维普资讯
第 ３ 卷 第 ２ 期 ２ ２
２ ６年 １ 月 ００ １
混凝土梁底部开裂原因分析与修复方法
混凝土梁底部开裂原因分析与修复方法混凝土梁在建筑结构中起着至关重要的作用。
然而，由于各种因素的影响，梁底部经常出现开裂的情况。
这不仅可能影响结构的稳定性，还可能降低整个建筑物的寿命。
对混凝土梁底部开裂原因进行分析，并提出相应的修复方法，具有重要的意义。
在对混凝土梁底部开裂原因进行分析时，首先需要考虑的是外部因素的影响。
温度变化、湿度变化以及地震等自然因素都可能导致混凝土梁底部开裂。
施工质量、材料的选择和使用、设计不合理等因素也是导致梁底部开裂的原因之一。
1. 温度变化和湿度变化：混凝土材料在温度和湿度变化时会发生相应的体积变化，这可能导致梁底部产生应力集中并最终开裂。
特别是在极端温度条件下，比如寒冷的冬季或炎热的夏季，混凝土梁遭受的温度应力会更大。
解决这个问题的方法之一是采用合适的混凝土材料，并对其进行充分的保养。
可以通过在梁底部铺设软性防水层来减轻温度和湿度变化引起的影响。
2. 地震荷载：地震是导致混凝土结构开裂的主要原因之一。
地震荷载会产生剪切力和扭矩，导致混凝土梁底部发生开裂。
在地震区域，需要特别关注梁底部的抗震性能，并采取相应的加固措施。
对于已经存在裂缝的混凝土梁，可以采用以下修复方法：1. 注浆修复：注浆修复是常用的一种方法，可以通过将特定的材料注入开裂的部分来填充和加固裂缝。
注浆材料通常是高强度的聚合物或水泥浆料。
这种修复方法可以有效地恢复梁的强度和稳定性。
2. 碳纤维加固：碳纤维加固是一种先进的修复方法，通过将碳纤维布粘贴在开裂部分，可以提高混凝土梁的承载能力和抗震性能。
碳纤维具有轻质、高强度和耐腐蚀等特点，能够有效地修复裂缝并提升结构的整体性能。
3. 预应力加固：预应力加固是一种较为复杂的修复方法，通过在梁底部引入预应力钢筋，可以使梁在受力时产生压力，从而抵消开裂的应力。
这种方法需要专业的设计和施工，但能够显著提高梁的承载能力和抗震性能。
总结回顾：混凝土梁底部开裂是建筑结构中常见的问题，其原因包括温度变化、湿度变化和地震荷载等多种因素。
FRP加固钢筋混凝土受弯构件裂缝性能的研究的开题报告
FRP加固钢筋混凝土受弯构件裂缝性能的研究的开题报告一、研究背景钢筋混凝土结构在使用过程中，由于受到多种力的复杂作用，可能出现裂缝现象，进而影响结构的力学性能和使用寿命。
钢筋混凝土构件裂缝加固技术是一种有效的解决方法。
其中，采用纤维增强复合材料（FRP）进行加固可以有效地提高受弯构件的承载力和延展性能，使结构得到更好的保护。
二、研究目的本研究的目的在于通过对FRP加固钢筋混凝土受弯构件裂缝性能的研究，探讨FRP加固技术的优势和缺陷，并给出相应的加固方案。
同时，为今后钢筋混凝土结构的加固设计提供科学的依据和参考。
三、研究内容和拟解决问题1. FRP加固技术的原理和特点：介绍FRP材料的种类和性能特点，解析FRP加固的原理和其在钢筋混凝土构件加固中的特点。
2. FRP加固后受弯构件的力学性能：通过数值模拟和实验研究，探究FRP加固后受弯构件的承载力、抗裂性能、变形能力等力学性能。
3. FRP加固后的可靠性分析：对FRP加固后的受弯构件进行可靠性分析，研究鉴别加固后构件是否需要进一步加固的可靠性指标和分析方法。
4. FRP加固技术在工程实际中的应用：通过工程实践，总结FRP加固技术在钢筋混凝土受弯构件加固中的应用情况和经验，提出优化加固方案的方法和建议。
四、研究方法本研究采用数值模拟和实验研究相结合的方法，同时借鉴前人的研究成果，结合实际工程应用情况进行分析和比较。
数值模拟采用ANSYS有限元分析软件；实验研究采用标准荷载进行负荷试验，同时对加固前后的受弯构件进行应变、位移、裂缝等综合监测。
另外，还将采用可靠性分析方法对加固后的结构进行评估。
五、预期结论通过对FRP加固钢筋混凝土受弯构件裂缝性能的研究，预期得出如下结论：1. FRP加固技术能够有效地提高钢筋混凝土受弯构件的承载力和延展性能，具有良好的加固效果。
2. FRP加固后受弯构件的可靠性分析是有效的，可以为加固后结构的评估提供科学依据。
3. 针对FRP加固钢筋混凝土受弯构件的加固方案设计，应结合实际工程应用情况进行优化和完善。
FRP加固钢筋混凝土梁界面开裂分析_邓江东
应变能释放率为
其中： M1 − M 2 = P1h / 2 ； EcI 和 EI 分别为 RC
梁和 FRP 加固后梁的截面抗弯刚度，由于 FRP 对
截 面 抗 弯 刚 度 得 影 响 较 小 ， EI 在 数 值 上 接 近
Ec I [11]。
将式(3)和式(4)代入式(1)，可得界面裂纹的应 变能释放率为
的界面开裂模型的应力场进行了数值计算，界面裂 纹采用 Seam 模型，ABAQUS 主要通过计算 J 积分 来分析界面开裂的能量释放率和应力强度因子。 3.1 有限元模型
三点弯曲试验梁沿构件厚度方向为平面应力 状态，由于对称性，取 1/2 构件建立二维模型。界 面开裂的有限元模型见图 3，和试验现象一致，开 裂面位于混凝土中。
sec2 θ
⎞2 ⎟ ⎠
(11)
可以看出，应力强度因子主要受剥离角度、混
凝土弹性模量、FRP 弹性模量、FRP 厚度和 FRP
2.2 界面应力强度因子的变化规律 在不是自变量的情况下，取：Ec = 25 GPa、
Ef = 240 GPa、tf = 2.30×10-4m、εf = 3000µε、θ = 2o， 界面裂纹的应力强度因子随各量的变化规律如图 2 所示。
外力对构件作的功为
dUe = P secθ (εf secθ +1− cosθ )δ a +
h >> t f ，略去小量后得到
G
=
Ef tf εf 2 sec2 θ 2
+
Ef tf ε f
(secθ
− 1)
(6)
需要指出的是，双材料界面的断裂有两个重要
的控制参数：界面断裂能 G 和外载的相角 Ψ。但本
混凝土结构FRP加固分析
混凝土结构FRP加固分析加固纤维增强复合材料是近20年来在土木工程中发展起来的的一类新型结构材料，由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维等高性能纤维与树脂基体混合，经过一定的加工工艺复合而成，是具有高强度、高耐久性、可设计性强等特征的一类新型材料。
从上世纪五、六十年代，FRP就被尝试应用于民用建筑之中，从六十年代开始，日美和欧洲发达地区有关高等学校、科研院所和材料生产企业在FRP材料用于工程结构加固方面开始了研究和应用，并且取得了一些有效的成果。
我国在土木工程中对FRP材料的研究与开发始于20世纪90年代中期，中冶建筑研究研究总院等单位开展了FRP 应用于材料技术的研究，在FRP加固技术和设计理论方面，取得了一些创新性研究成果。
本文就FRP对于工程中混凝土结构加固修复的施工技术进行了系统的介绍，对外贴加固法、嵌入式加固法、预应力加固法、网格/格栅加固法和约束加固法进行了分析，最后对目前FRP加固应用技术的发展进行了总结。
2 FRP修复加固混凝土结构方法FRP加固混凝土的材料主要是使用FRP片材、网格/格栅材和FRP 筋，加固方式多种多样，按照加固位置可分为体外加固和体内加固，体外加固主要有外贴加固和约束加固，体内加固有嵌入式加固和网格/格栅加固；按照材料处理不同分为预应力加固和非预应力加固方法；按照加固的作用分为受弯加固方法、受压加固方法、受剪加固方法和抗震加固方法。
无论哪种方法，都要求能够满足被加固结构物的加固要求进行设计施工，充分发挥纤维复合材的性能。
以下对几种主要的方法进行了介绍。
2.1外贴加固法外贴加固法主要是通过粘贴纤维增强复合材（主要是纤维织物片材和纤维板材）对混凝土结构进行修复加固，也叫做外贴纤维复合材料法。
主要以碳纤维、玻璃纤维等复合材料为主，用结构胶粘贴于构件的主要受力部位，来提高截面受弯、受剪及混凝土抗压强度，从而达到加固的目的。
外贴加固法所使用的材料质量轻、强度高，施工简便、快捷，对于多种形状的结构物均可进行粘贴加固（可曲面或者是转折粘贴）。
CFRP加固钢筋混凝土梁破坏过程的数值分析的开题报告
CFRP加固钢筋混凝土梁破坏过程的数值分析的开题
报告
一、研究背景
钢筋混凝土结构在建筑物中广泛应用。
但是，随着使用时间的延长，钢筋混凝土梁的锈蚀、开裂和变形等问题变得越来越严重。
这些问题往
往导致建筑物结构的强度和稳定性降低，增加了事故的发生概率。
在如
何提高结构的强度和稳定性方面，CFRP的加固技术被认为是一种有效的方法。
二、研究目的
本研究旨在通过对CFRP加固钢筋混凝土梁进行数值分析，探究CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏过程，分析其加固效果和影响因素，为钢筋混凝土梁的加固提供科学依据。
三、研究内容
（1）CFRP加固钢筋混凝土梁的原理及方法；
（2）数值模型的建立及验证；
（3）CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏分析和加固效果评价；
（4）影响加固效果的因素分析。
四、研究方法
本研究将采用有限元分析软件ANSYS进行数值模拟，并对加固前后的钢筋混凝土梁的应力、应变、位移等参数进行分析和对比，以评价CFRP加固效果。
同时，还将分析影响加固效果的因素，如CFRP卷曲度、CFRP长度等因素。
五、研究意义
钢筋混凝土梁的加固是提高建筑物结构安全性和抗震性的重要技术手段。
本研究将有助于更好地理解CFRP加固的原理和加固效果，为工程实践提供科学依据，并促进CFRP加固技术的应用和发展。
六、预期结果
本研究预期将分析CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏过程和加固效果，并探究影响加固效果的因素，从而为工程实践提供CFRP加固技术的依据和参考。
钢筋混凝土中FRP界面的断裂能
钢筋混凝土中 FRP界面的断裂能摘要：要使用基于全局能量平衡的断裂力学概念确定FRP从混凝土梁上弹落的载荷，最重要的一个参数是混凝土FRP界面的断裂能，这很容易定义，但很难确定。
脱胶在FRP和梁中的（拉伸）钢筋之间的狭窄区域传播，并且附近钢筋的存在阻止了通常在混凝土中较宽的断裂过程区域的充分发展。
本文详细讨论了FRP脱粘的机理，并表明，尽管主要在剪切载荷下，但脱粘的开始仍可被视为混凝土中的I型（拉伸）断裂。
1.介绍本文探讨了混凝土FRP界面的断裂能，这对于分析FRP板与混凝土梁的脱粘性非常重要，但不是进行实验时通常测量的参数。
当前的论文解释了为什么在验证FRP脱胶模型的早期工作中，使用混凝土断裂能的特定值来对抗实验结果。
过早的FRP脱胶会妨碍在混凝土梁的抗弯加固中有效地使用外部粘结的FRP 板，并且控制机制的不确定性意味着没有可靠的理论可供设计人员使用。
脱胶起因于混凝土FRP界面附近主要裂纹的扩展，但是，与玻璃等材料相比，通常认为混凝土中的断裂过程区（FPZ）大，超过300毫米长。
结果，无法使用线性弹性断裂力学（LEFM）的概念对混凝土-FRP界面进行建模。
非线性有限元模型需要更多界面特性的详细信息，这将是设计人员无法获得的。
应当指出，尽管有限元分析能够为诸如金属断裂等复杂的结构力学问题提供准确的解决方案，但该技术并未被证明是用于分析混凝土结构的可靠工具。
材料说明的不可靠和不了解会妨碍混凝土结构的有限元建模。
详细的有限元模型的结果在很大程度上取决于分析人员对粘合剂和混凝土之间的界面中空隙分布的假设以及对骨料分布的了解。
还应考虑以下事实：混凝土可能会开裂，并且也可能会蠕变。
对这些效果进行建模非常困难。
此外，由于混凝土在非常低的拉伸应变（0.0002）时会开裂，因此即使分析中出现很小的误差，有时也会严重扭曲溶液。
特别是，尽管次要应力分量的大小小于主应力，但它们的作用可能会导致混凝土开裂。
因此，混凝土的材料特性应参考广义3-D应力状态下的响应。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
FRP约束混凝土本构关系及FRP加固混凝土梁断裂过程分析在钢筋混凝土结构的服役过程中,由于年限、周围环境影响等原因,其结构性能出现退化。
主要的表现有承载能力与刚度的降低、延性降低。
另外一方面,随着对结构安全等级认识的提高,一些按照原有规范设计的结构物已经不能适应新规范的要求。
此外,结构使用用途的改变也有可能造成既有结构不能满足使用要求。
这些问题导致结构需要进行拆除重建或者加固改造。
由于纤维增强复合材料具有轻质高强、耐腐蚀等优点,近年来大量应用于加固工程结构的各种构件尤其是梁、柱。
各国研究人员对FRP加固结构的性能进行了大量的实验与理论研究,取得诸多成果。
本文在前人研究的基础上,重点对FRP约束混凝土的本构关系以及FRP 加固混凝土梁的断裂及FRP混凝土界面剥离过程进行了分析。
得到了以下结果：(1)修正了Lam和Teng基于设计的应力-应变关系。
首先通过Jefferson的混凝土破坏面方程推导了FRP约束混凝土的强度预测模型。
该模型直接仅需混凝土单轴抗压强度以及FRP拉断应变；推导了基于损伤的应变公式。
在强度与应变预测模型的基础上,提出了修正的Lam和Teng应力-应变模型。
与搜集的试验数据比较表明,对于强度模型,本文模型与Rousakis和Karabinis模型、Wu和Zhou模型与试验数据吻合最好；对于应变模型,本文模型、Wu等模型与Teng等模型与试验数据吻合最好。
进一步比较表明,本文提出的修正的Lam和Teng模型能够很好地表达结构的整体行为。
本模型可用于实际构件截面的应力分析。
(2)在Suzuki等以及Teng等工作
的基础上,基于受压断裂能的概念,提出了一种确定基于分析FRP约束混凝土应
力-应变关系的数值方法。
与试验结果比较表明,该方法与试验结果整体吻合良好。
另外,分别对强约束小破坏应变、弱约束小破坏应变、弱约束大破坏应变三种情况研究了试件长度对FRP约束混凝土应力-应变关系的影响。
分析结果表明,对于强约束类型FRP约束混凝土,其应力-应变关系不需要考虑试件长度的影响；对于弱约束类型FRP约束混凝土,其应力-应变关系必须考虑试件长度的影响。
(3)提出了一种断裂力学方法来模拟FRP加固梁的断裂与FRP-混凝土界面剥离过程。
该方法采用虚拟裂缝模型模拟混凝土的断裂过程,采用粘聚区模型模拟FRP
混凝土界面的剥离,采用应力强度因子叠加原理与权函数方法建立了整体控制方程与裂缝口张开位移协调方程。
通过本课题组的试验数据验证了本方法的有效性。
另外,还对影响梁承载能力的各个因素进行了详细的研究。
研究结果表明,
初始缝高比、梁高、混凝土强度等级对FRP加固混凝土梁的第一峰值荷载影响较大,FRP的厚度与高度对FRP加固混凝土梁的第二峰值荷载影响较大。
研究还表明,相对于FRP厚度,FRP的宽度对FRP加固混凝土的承载能力影响更大。