界面剥离对frp加固混凝土结构阻裂作用影响探究

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1、界面剥离对FRP加固混凝土结构阻裂作用影响探究　　摘要：应用断裂力学原理分析混凝土结构中裂纹的扩展，计算分析FRP加固混凝土结构未发生剥离破坏与发生剥离破坏时的应力强度因子，说明界面剥离对FRP加固混凝土结构阻裂作用影响。通过不同FRP厚度及荷载作用的结果进行对比分析，表明FRP-混凝土界面剥离对FRP加固混凝土结构阻裂作用影响最为显著，最后给出了减小FRP-混凝土界面剥离破坏的建议。关键词：FRP；混凝土结构；界面剥离；应力强度因子；阻裂Abstract:Usingtheapplicationoffracturemechanicstoanalysiscrackpropa

2、gationinconcretestructures.CalculationandanalysisofFRPreinforcedconcretestructurewithoutpeelingfailureanddelimitationfailurewhenthestressintensityfactor,illustratetheinterfacedelimitationeffectofconcretestructurecrackresistanceeffectonFRPstrengthening.Throughtheanalysisandcomparisonofdiff

3、erentFRPthicknessandloadingresults,showthattheFRP-concrete13interfacedelimitationofFRPreinforcementeffectofconcretestructurecrackresistanceeffectismostremarkable,finallygivesthereducedFRP-concreteinterfacedelimitationfailureadvice.Keywords:FRP;concretestructure;interface;stressintensityfa

4、ctor;crackresistance中图分类号：U444引言纤维增强塑料(FRP)加固混凝土结构技术是一项新兴的混凝土结构补强技术，利用树脂类胶结材料将FRP粘贴于混凝土结构表面，待胶结材料充分硬化后，FRP和混凝土形成整体，共同受力。这种加固方法的重要特征是FRP和混凝土之间存在一个界面，使FRP和混凝土之间能够传递内力，通过利用FRP极高的抗拉强度，从而达到混凝土结构加固补强的目标。FRP与混凝土的可靠粘结是FRP加固混凝土结构技术的关键。FRP与混凝土之间的良好粘结是保证它们共同受力与变形协调的基本前提。研究表明[1-5]，FRP剥离破坏是FRP加固混凝土结构的

5、一种常见失效模式，在结构试验中可以经常观察到。发生FRP剥离破坏时，13FRP的应力一般并未达到其抗拉强度，甚至还处于较低的应力水平。FRP剥离破坏是由于粘结剪应力集中造成，属于脆性破坏，发生破坏前没有明显预兆，破坏时FRP的应力、应变还处于较低水平。发生剥离破坏不仅造成了材料浪费，而且使结构加固的可靠性大为降低。因此，FRP与混凝土之间的层间状况，是国外FRP加固混凝土结构领域的研究热点[6-9]。混凝土结构破坏与混凝土中裂纹的扩展有着必然联系。传统强度理论认为，结构中构件的真实应力小于材料的容许应力时，就认为结构安全。对于混凝土材料，由于其构成原因其原始状态就包含许多

6、微小缺陷、裂纹，对于某些研究利用断裂力学进行分析或许更加适合。断裂力学近来在钢筋混凝土结构设计、计算分析和补强加固中已得到较大发展[10-15]。但通过应用应力强度因子分析FRP-混凝土界面剥离对FRP加固混凝土结构的阻裂作用影响还为多见。本文应用断裂力学原理控制混凝土结构中裂纹的扩展，计算分析FRP加固混凝土结构发生FRP剥离破坏时，以应力强度因子为指标分析，说明界面剥离对FRP加固混凝土结构阻裂作用影响。并通过增加FRP层数、增大作用荷载的结果进行对比分析，说明FRP与混凝土的界面剥离对FRP加固混凝土结构阻裂作用的显著影响，并给出减小FRP剥离破坏的建议措施。1FR

7、P剥离破坏的断裂力学分析13线弹性断裂力学认为[16-18]，裂纹尖端的应力强度因子K控制着裂纹的发展。反应材料断裂韧性的应力强度因子存在一个临界值Kc，Kc为材料常数，其可通过试验测定。在荷载作用下，带有原始微裂纹的构件材料，裂纹尖端的应力强度因子越大，裂纹扩展能力就越大，一旦应力强度因子超过材料断裂韧性临界值，裂纹就会失稳扩展，进而导致结构断裂破坏。因此，控制混凝土结构的裂纹扩展，关键在于减小反应裂纹扩展指标的应力强度因子，如果通过一定的技术手段能够有效降低混凝土中裂纹的应力强度因子，则能够有效控制混凝土结构的裂纹扩展。在