FRP加固混凝土构件的桥联力模型分析

发布时间：2019-07-15 12:23

【摘要】：在FRP加固混凝土梁的剥离破坏中,由弯曲裂缝引起的剥离破坏是其中的一种主要形式,对于被加固梁中FRP片材与混凝土的协同工作能力有很大影响。通过纤维增强复合材料的桥联力模型,揭示了这种状况下弯曲裂缝发展的断裂阻力性能以及桥联力对FRP片材与混凝土之间的协调工作性能的影响。
文内图片：
图片说明： P加固混凝土构件的桥联力模型分析457部分之间的界限不是很清晰，因此在分析过程中认为被加固梁的横截面仅由混凝土梁和被粘贴的纤维复合材料两部分组成。在荷载P的作用下由于预裂纹的存在而导致在纤维增强复合材料与混凝土之间产生滑移区(由于预裂纹的存在在力P的作用下在预裂纹附近的纤维复合材料与混凝土之间发生剥离，但由于被加固梁底部受拉致使混凝土梁与被粘贴的纤维复合材料之间互相挤压而无法张开，从而形成滑移区)。滑移区的存在和纤维复合材料的连续性使得被加固混凝土梁在四点弯曲荷载作用下产生桥联力。图1粘贴纤维复合材料加固混凝土的桥联力分析模型假设混凝土梁的杨氏弹性模量为Ec，高度为hc;FＲP片材的杨氏弹性模量为Ef，，厚度为hf。为使推导过程简便记混凝土和纤维复合材料的的弹性模量分别为E和βE(β=Ef/Ec)，而相应的被加固梁中混凝土部分和纤维复合材料部分的高度分别为h和λh(λ=hf/hc)。如图1所示，在远离预裂纹的位置被加固梁的应力应变关系可由经典梁理论获得。依据图1，2建立XYZ直角坐标系，取中性轴所在位置为X轴，被加固混凝土梁中截面所在位置为Y轴。在远离预裂纹的截面上的应力应变关系，可由一般的复合梁理论来分析。在XOY坐标系中组合梁(粘贴FＲP加固混凝土梁)与中截面距离为x的横截面中性轴处的的曲率为:1ρ=M(x)EcI(1)式中:ρ为被加固梁的曲率半径;M(x)为四点弯曲梁作用在坐标为x点处的弯矩;I为组合梁截面相对于Z轴的惯性矩。图2粘贴纤维复合材料图3远离预裂纹截面混凝土梁横截面的应变分布假设中性轴与组合梁底部之间的距离为δ，则:y=y1－δ(x≠0)(2)式中y1为X1Y1Z坐标系中组合梁沿横截面方向的坐标(Y1轴与Y轴重
文内图片：
图片说明： 糠值母叨确直鹞s&和λh(λ=hf/hc)。如图1所示，在远离预裂纹的位置被加固梁的应力应变关系可由经典梁理论获得。依据图1，2建立XYZ直角坐标系，取中性轴所在位置为X轴，被加固混凝土梁中截面所在位置为Y轴。在远离预裂纹的截面上的应力应变关系，可由一般的复合梁理论来分析。在XOY坐标系中组合梁(粘贴FＲP加固混凝土梁)与中截面距离为x的横截面中性轴处的的曲率为:1ρ=M(x)EcI(1)式中:ρ为被加固梁的曲率半径;M(x)为四点弯曲梁作用在坐标为x点处的弯矩;I为组合梁截面相对于Z轴的惯性矩。图2粘贴纤维复合材料图3远离预裂纹截面混凝土梁横截面的应变分布假设中性轴与组合梁底部之间的距离为δ，则:y=y1－δ(x≠0)(2)式中y1为X1Y1Z坐标系中组合梁沿横截面方向的坐标(Y1轴与Y轴重合，而X1轴位于组合梁的底部)。在以下的分析中，只针对单位宽度的梁进行讨论。由纯弯时轴向力的平衡条件可得:∫cEcy()ρdy+∫fEfy()ρdy=0(3)对混凝土梁和FＲP层分别求积分可得:∑y2[]2－δ+λh－δ+y2[]2－δ+λh+h－δ+λh=0(4)即中性轴位置δ由下式确定:δ=λ2β+2λ+12(βλ+1[])h(5)从而等效中性轴的位置:Δ≡δh=λ2β+2λ+12(βλ+1[])(6)由纯弯时的弯矩平衡条件可得:∫cEcy2()ρdy+∫fEfy2()ρdy=M(7)同时考虑到式(1)表示的中性轴的曲率，可以得到被加固梁横截面相对于Z轴的惯性矩为:I≡I^h3=∑y3[]3－δ+λh－δ+y3[]3－δ+λh+h－δ+λh(8)从而求得无量纲化的被加固梁截面惯性矩为:I^=βλ13λ
【作者单位】： 北京市建筑设计研究院有限公司;清华大学水利系;
【分类号】：TU37


本文编号：2514684