表面跨缝贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理试验研究.pdf

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1、CMYK材料研究与应用表面跨缝贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理试验研究杨奔冯家辉陈远航范铸姜海波(广东工业大学)【摘要】本文通过在混凝土表面跨缝贴FRP（纤维增强复合材料）布的双剪试验，重点研究了表面跨缝贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理。试验结果表明，初始裂缝对其附近的FRP-混凝土界面粘结-滑移关系有明显影响，且初始裂缝深度越大，影响越明显。通过对试验数据的拟合及大量试算，本文提出了在无初始裂缝前提下及有初始裂缝前提下都能运用的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型，该模型包括初始裂缝深度、界面

2、上的点到初始裂缝的距离等参数。【关键词】FRP布；FRP-混凝土界面；粘结-滑移关系；初始裂缝；结构加固1引言双剪试验是研究FRP-混凝土界面粘结-滑移关系[8]的有效途径之一，故本文采用双剪试验研究表面跨缝FRP（纤维增强复合材料）布在土木工程中应用日益贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理。试件和加载装广泛。FRP布-混凝土间的界面粘结，是确保FRP布与置如图1所示。每个试件由一个预埋φ20传力钢筋的混凝土形成共同作用的复合体，充分发挥FRP布抗拉强长为300mm，宽、高各为150mm的混凝土试块及两

3、条FRP度高等优点的前提。现有研究表明，FRP剥离是外贴布组成。在两个结合面上，预先选择一个面作为测试面，[1]FRP加固混凝土构件的主要破坏形式之一。国内外在另一个面加长粘贴长度以避免非测试面首先破坏。本[2][3][4][5][6]Neubauer、Nakaba、Savioa、Monti、曹双寅、杨次试验共制作了12个试件，按切缝深度不同分为4组，[7]勇新等学者提出了各自的无初始裂缝前提下的FRP-每组3个试件。各试件的混凝土立方体抗压强度实测值混凝土界面粘结-滑移本构模型。但在实际工程中，使′f

4、cu=48.58MPa，圆柱体抗压强度实测值fc=38.35MPa。试用FRP布加固的混凝土结构往往是有初始裂缝的。本文作者在前人研究基础上，结合多年试验经验及大量试件采用的CFRP布宽度bf=50mm，名义厚度tf=0.25mm，抗拉强度3920MPa，抗拉弹性模量237GPa。CFRP布的粘贴算，提出了在无初始裂缝前提下及有初始裂缝前提下都区域距离混凝土边缘各50mm，CFRP布的粘贴长度L为能运用的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型，如式200mm。粘结剂采用环氧树脂类粘结剂，抗剪强度为1所示。

5、#a14MPa（铝/铝）。预埋的φ20传力钢筋只是作为辅助加%%τss%=()，≤1载使用，其力学性能对试验结果无明显影响。%s%τmax0s0%$(式1)%()hkc%Lk%τ-b(s/s0-1)×es%=e，＞1%%%τs&max0式中，τ为界面剪应力，τmax为界面最大剪应力，s为界面滑移量，s0为界面最大剪应力。对应的界面滑移量，hk为裂缝（切缝）深度，Li为界面上i点处到裂缝（切缝）的距离，a、b、c为回归系数。2试验设计图1试件装置图2.1试件和加载装置依据ChenJ.F.等人[9]的FRP

6、有效贴长计算方法，算CMYK材料研究与应用Eti点处的滑移量si：ff得本实验FRP布的有效贴长L==97.8mm＜L，故e′#Δxε%f%s=0-Δw√√c%0%2%在距离FRP加载端95mm处，即距离FRP自由端105mm$(式4)%%ε+ε%s=s-ii-1,i≥1处切缝，切缝厚度为1mm，切缝深度分别为0mm、10mm、%ii-1%2&20mm和30mm，如表1所示。式中，Δx为两个测点应变片之间的距离；Δw为混表1试件及主要试验结果凝土滑移量；εi为第i点处FRP上所贴应变片测得的试件切缝深度

7、hk试验极限荷载Pu混凝土极限滑移△wcr应变；εi-1为第i-1点处FRP上所贴应变片测得的应编号(mm)(kN)(mm)A-1-129.20.29变。A-1-2029.00.28A-1-328.60.253试验结果及其处理B-1-127.20.18由试验数据及式2、式3，以A-1-2、B-1-3、B-2-2、B-1-21027.80.20B-1-327.40.19B-3-1试件为例进行分析，可得切缝深度分别为0mm、B-2-126.40.1710mm、20mm、30mm时，各级荷载下试件上FRP应变

8、分布B-2-22026.20.15如图2所示，试件上混凝土滑移量分布如图3所示，各B-2-325.80.14级荷载下试件上界面剪应力分布如图4所示，各级荷载B-3-124.60.13B-3-23024.80.14下试件上界面滑移量分布如图5所示。B-3-324.20.12将如图2(a)、图3(a)、图4(a)、图5(a)所示的切注：试验极限荷载Pu=2Pmax，Pmax为界面极限承载力缝深度为0mm（即无初始切缝）时的FRP应变分布、混凝2