CFSGFS溷杂加固RC梁界面应力的参数化分析.pdfVIP

华南理工大学学报(自然科学版) JournalofSouthChina of V01_35№11 第35卷第11期 University Technology 2007年11月 Science November2007 (Natural Edition) 郭永昌1黄培彦1李丽娟2刘锋2 (1华南理工大学交通学院，广东广州5106402广东工业大学建殴学院，广东广州510006) 摘要：采用非线性有限元方法对混凝土梁FRP粘胶层的界面力学性能进行参数化研究， 井将所得的界面应力与解析解对比，吻合较好在此基础上建立了CFS／GFS混杂加固梁界 面有限元模型，并将其与双层CFS加固梁进行数值对比研究，结果表明：混杂加固可以有效 地控制纤维布末端的界面剪应力，并且界面正应力也有所降低，这种加固方式具有优晟的界 面混杂效应．文中还就荷栽、胶层弹性模量、胶层厚度、纤维布宽度对界面力学性能的影响进 行了对比分析，计算结果表明：随着荷载与胶层弹性模量的增加以及胶层厚度的减小，端部 界面应力成比例增加，而纤维布宽度在一定范围内变化时，端部应力基本上没有变化． 关键词：混杂加固；钢筋混凝土粱；界面应力；参数化分析；非线性有限元法 中罔分类号：TU528 文献标识码：A 近年来，采用高性能纤维增强复合材料(FRP)固后韧性好，在一定程度上延缓了从微观至宏观的 加固混凝土结构，尤其是FRP加固后混凝土结构的 破坏过程，使纤维复合材料的平均断裂应变明显提 性能已成为研究的热点…．FRP加固钢筋混凝土梁 高”“。．目前对混杂加固的研究主要集中在试验与强 是通过环氧树脂将FRP板粘贴在混凝土粱表面提 度设计方面”驯，对混杂胶层界而理论与数值分析的 高其承载力，界面能否有效的传递应力是控制构件 研究很少．本文中通过建立不同参数界面模型，研究 加固的关键因素．FRP粘贴端部由于被截断导致截 端部树脂层中复杂的应力分布状况，获取最佳混杂 面弯曲刚度不连续，形成应力集中而引起该处混凝 加固方案．从而避免发生界面剥离破坏 土与FRP界面发生局部剥离，最终导致整个界面发 1有限元分析模型 生剥离各国学者对端部剥离破坏现象做了较多深 G 人的理论研究，ST．Smith和J Teng对这些模型 有限元分析模型左右对称，其1／2模型(左)见 进行了详细的讨论”剖文献[4-5]对端部剥离破坏图1．模型中三部分材料均采用四节点平面应力单 进行了数值模拟，有限元分析方法在混凝土结构加 元，其本构模型如图2所示，胶层本构采用线弹性 固中的应用已引起众多研究人员的重视．而采用有限 模型，由于界面应力分布主要集中在FRP端部很短 元与解析解对界面端点处的应力计算是不够准确的， 距离内，因此在模型粘胶层端部附近进行了局部加 因此对比两种方法对计算该点应力没有太大意义， 密，如图3所示． 但在远离自由边的对比结果是可供参考的 分析模型中的材料参数见表1，为了与解析解 高延伸率玻璃纤维布(GFS)与高强度碳纤维布模型一致．有限元分析模型中未考虑钢筋的影响，解 (cFs)混杂加固足一种新的有效加固方法，构件加 析解分析模型中，钢筋采用梁单元．对比结果如图4 所示．端部正应力为正值，表明梁和外贴布之间存在 收稿日期：2006—10—23 拉