FRP加固梁破壞模式的數(shù)值模擬和理論分析.pdf

1、近年來，纖維復合材料(FRP)作為一種新材料具有重量輕、強度高、易于施工、耐腐蝕性好等優(yōu)點，逐漸替代了鋼材的外包加固技術。雖然在這方面的應用已經(jīng)很廣泛，但是由于力學性能和破壞模式比普通鋼筋混凝土梁更加復雜，在理論和數(shù)值模擬方面的研究卻相對比較滯后。FRP加固梁破壞模式主要有：FRP拉斷破壞，混凝土壓碎破壞，彎曲裂縫引起的跨中剝離破壞，F(xiàn)RP端部剝離破壞。本文對破壞模式進行了詳細的描述，并介紹了國內(nèi)外關于這方面的試驗研究、理論研究和有限元

2、分析應用等概況。共收集24根梁的試驗數(shù)據(jù)，分別對其破壞模式進行ANSYS有限元模擬和理論分析，理論值、ANSYS計算值與試驗值比較。主要的研究內(nèi)容和結論如下： 1.考慮FRP與混凝土表面之間的粘結滑移，根據(jù)陸新征提出的界面粘結滑移關系，對試驗梁進行ANSYS有限元分析。數(shù)值分析結果表明，粘貼FRP布后，加固梁的屈服荷載和極限荷載均有所提高，其中極限荷載的提高更為顯著；加固梁的撓度均小于未加固梁的撓度；對于發(fā)生FRP拉斷破壞試件來

3、說，在其它條件相同時，混凝土強度提高，對極限承載力的貢獻不大；對于發(fā)生混凝土壓碎破壞和FRP拉斷破壞的試驗梁，其截面應變依然符合平截面假定。 2.通過在求解處理中，設置不同的載荷步來模擬有加載歷史的試件。在第一載荷步時，F(xiàn)RP沒有起作用，應變?yōu)?；粘貼FRP之后加載，F(xiàn)RP應變快速增長，有效地發(fā)揮FRP的高強特性。數(shù)值分析表明：對于有加載歷史試件，F(xiàn)RP限制了受拉區(qū)裂縫的向上擴張和裂縫的縱向快速發(fā)展，提高了試件的整體抗彎剛度。

4、 3.通過對粘結剝離破壞模式的有限元模擬，比較鋼筋和FRP的荷載應變曲線，表明試件破壞時截面應變已經(jīng)不符合平截面假定，鋼筋屈服前，F(xiàn)RP應變分布基本和彎矩圖形狀相同，鋼筋屈服之后，彎曲裂縫增多，導致FRP應變在彎剪段與純彎段邊界處有突變，加固梁在純彎段內(nèi)彎曲裂縫數(shù)量多間距小。 4.根據(jù)混凝土基本理論，通過截面分析方法總結出前兩種破壞模式的承載力計算公式，并根據(jù)FRP端部的剝離破壞機理，推導出粘結剪應力和粘結正應力的計算公式