GFRP/CFRP混杂加固混凝土梁阻裂增强机理
发布时间：2022-02-09 00:51
在研究GFRP/CFRP层间混杂复合材料极限拉伸性能的基础上,对外贴GFRP/CFRP混凝土加固梁的弯曲性能进行了研究,并建立裂尖闭合力阻裂模型,分析了GFRP/CFRP混杂效应机理和GFRP/CFRP加固梁的阻裂增强机理.结果表明:外贴GFRP/CFRP能显著降低加固混凝土梁裂纹尖端的应力强度因子,加固梁具有优越的抗裂性能和承载能力,开裂荷载和极限荷载较普通梁分别提高37%和172%以上;GFRP/CFRP加固梁中,裂纹在约70%梁高处停止扩展直至裂纹出齐,与阻裂机理模型分析结论一致;与单一FRP材料拉伸呈线弹性破坏性质不同,GFRP/CFRP呈现材料分级断裂性质,具有明显的屈服台阶,其加固的梁延性破坏特征明显;不同GFRP/CFRP粘贴加固方式中,U型加固方式的阻裂增强效果最佳,加固梁开裂荷载、极限荷载较I型加固方式分别提高17%和34%以上.
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2014,42(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【图文】：
图１ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ复合材料单向拉伸试件图ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ拉伸试验中还观察到如下现
穿整个ＣＦＲＰ层，裂纹的长度比３号中的长；同时，两层ＣＦＲＰ形成的断裂能较大，导致５号ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ变形性能比３号试件差．６号试件中由于ＧＦＲＰ能有效约束ＣＦＲＰ随机断裂形成的中心裂纹，其极限变形能力较ＣＦＲＰ提高９１％．２ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ层间混杂加固梁试验２．１试验方案通过ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ拉伸试验和混杂效应分析，ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ选用３号混杂方式．试验设计Ⅰ型条包、Ⅰ型全包和Ｕ型全包（图２）三种不同粘图２加固方式示意图（单位：ｍｍ）·８０·华中科技大学学报（自然科学版）第４２卷
中主裂纹的失稳扩展，可以采用线弹性断裂力学的原理来分析其主裂纹扩展规律及裂纹闭合措施效果［１２］（图４）．图４（ａ）为素混凝土梁，一旦开裂，裂纹迅速扩展，假设其裂纹尖端Ａ的应力强度因子为ＫＩＡ，其大于混凝土的断裂韧性ＫＩＣ；图４（ｂ）为钢筋混凝土梁，梁开裂后，此时钢筋的作用相当于一对集中力（Ｐｒ）作用力作用在裂纹面上，产生一个反向的应力强度因子ＫＰｒ，阻止裂纹的失稳扩展，裂纹尖端的应力强度因子ＫＩＢ＝ＫＩＡ－ＫＰｒ；图４（ｃ）为ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ混杂纤维加固混凝土梁，梁开裂后，混杂纤维的作用相当于在起裂点施加了一个反向的集中力ＰＨＦＲＰ，裂纹尖端的应力强度因子ＫＩＣ＝ＫＩＡ－ＫＨＦＲＰ．由于ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ混杂纤维的断裂韧性好，裂纹扩展由裂尖Ｃ控制．在同等情况下，边裂纹比中心裂纹更容易扩展，采用裂尖阻裂将边裂纹变为中心裂纹，阻裂效果更好，因此图４（ｃ）较图４（ｂ）的阻裂效率更高．（ａ）素混凝土梁（ｂ）钢筋混凝土梁（ｃ）ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ加固混凝土梁图４裂尖闭合力阻裂模型须要强调的是，对于层间混杂纤维的布置也应满足断裂力学的止裂原则．在荷载作用下，低延伸率的ＣＦＲＰ将首先断裂，如果ＣＦＲＰ置于外侧，那么此时形成的是边裂纹；如果将ＣＦＲＰ置于内侧，那么由于ＧＦＲＰ的阻裂作用，此时形成的是中心裂纹．因此，层间混杂纤维设计时，应将低延伸率的纤维置于高延伸率纤维的内侧．Ｕ型包裹和Ｉ型条包其断裂力学阻裂模型也可以采用Ｉ型全包模型进行解
【参考文献】：
期刊论文
[1]GFRP/CFRP-混凝土界面剪切性能[J]. 何小兵,严波,申强. 建筑材料学报. 2013(06)
[2]GFRP/CFRP层间混杂纤维复合材料极限拉伸性能[J]. 何小兵,曹勇,严波,周银平. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(06)
[3]碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固腐蚀梁抗弯性能[J]. 邓宗才,李建辉. 北京工业大学学报. 2009(03)
[4]混杂纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验及理论研究[J]. 邓宗才,李建辉. 工程力学. 2009(02)
[5]高强玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料加固混凝土梁的抗弯试验研究[J]. 杨建中,熊光晶,严州,谢国柱,陈鸿斌,刘金伟. 土木工程学报. 2004(07)
[6]层间混杂复合材料最终拉伸破坏问题研究[J]. 曾庆敦,姚伟宏. 暨南大学学报(自然科学与医学版). 1999(01)
硕士论文
[1]复合钢筋混凝土新结构研究与“放”“阻”结合的裂缝控制新方法[D]. 何小兵.重庆交通学院 2004
本文编号：3616072
【文章来源】：华中科技大学学报(自然科学版). 2014,42(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【图文】：
图１ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ复合材料单向拉伸试件图ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ拉伸试验中还观察到如下现
穿整个ＣＦＲＰ层，裂纹的长度比３号中的长；同时，两层ＣＦＲＰ形成的断裂能较大，导致５号ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ变形性能比３号试件差．６号试件中由于ＧＦＲＰ能有效约束ＣＦＲＰ随机断裂形成的中心裂纹，其极限变形能力较ＣＦＲＰ提高９１％．２ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ层间混杂加固梁试验２．１试验方案通过ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ拉伸试验和混杂效应分析，ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ选用３号混杂方式．试验设计Ⅰ型条包、Ⅰ型全包和Ｕ型全包（图２）三种不同粘图２加固方式示意图（单位：ｍｍ）·８０·华中科技大学学报（自然科学版）第４２卷
中主裂纹的失稳扩展，可以采用线弹性断裂力学的原理来分析其主裂纹扩展规律及裂纹闭合措施效果［１２］（图４）．图４（ａ）为素混凝土梁，一旦开裂，裂纹迅速扩展，假设其裂纹尖端Ａ的应力强度因子为ＫＩＡ，其大于混凝土的断裂韧性ＫＩＣ；图４（ｂ）为钢筋混凝土梁，梁开裂后，此时钢筋的作用相当于一对集中力（Ｐｒ）作用力作用在裂纹面上，产生一个反向的应力强度因子ＫＰｒ，阻止裂纹的失稳扩展，裂纹尖端的应力强度因子ＫＩＢ＝ＫＩＡ－ＫＰｒ；图４（ｃ）为ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ混杂纤维加固混凝土梁，梁开裂后，混杂纤维的作用相当于在起裂点施加了一个反向的集中力ＰＨＦＲＰ，裂纹尖端的应力强度因子ＫＩＣ＝ＫＩＡ－ＫＨＦＲＰ．由于ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ混杂纤维的断裂韧性好，裂纹扩展由裂尖Ｃ控制．在同等情况下，边裂纹比中心裂纹更容易扩展，采用裂尖阻裂将边裂纹变为中心裂纹，阻裂效果更好，因此图４（ｃ）较图４（ｂ）的阻裂效率更高．（ａ）素混凝土梁（ｂ）钢筋混凝土梁（ｃ）ＧＦＲＰ／ＣＦＲＰ加固混凝土梁图４裂尖闭合力阻裂模型须要强调的是，对于层间混杂纤维的布置也应满足断裂力学的止裂原则．在荷载作用下，低延伸率的ＣＦＲＰ将首先断裂，如果ＣＦＲＰ置于外侧，那么此时形成的是边裂纹；如果将ＣＦＲＰ置于内侧，那么由于ＧＦＲＰ的阻裂作用，此时形成的是中心裂纹．因此，层间混杂纤维设计时，应将低延伸率的纤维置于高延伸率纤维的内侧．Ｕ型包裹和Ｉ型条包其断裂力学阻裂模型也可以采用Ｉ型全包模型进行解
【参考文献】：
期刊论文
[1]GFRP/CFRP-混凝土界面剪切性能[J]. 何小兵,严波,申强. 建筑材料学报. 2013(06)
[2]GFRP/CFRP层间混杂纤维复合材料极限拉伸性能[J]. 何小兵,曹勇,严波,周银平. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2013(06)
[3]碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固腐蚀梁抗弯性能[J]. 邓宗才,李建辉. 北京工业大学学报. 2009(03)
[4]混杂纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验及理论研究[J]. 邓宗才,李建辉. 工程力学. 2009(02)
[5]高强玻璃纤维/碳纤维混杂复合材料加固混凝土梁的抗弯试验研究[J]. 杨建中,熊光晶,严州,谢国柱,陈鸿斌,刘金伟. 土木工程学报. 2004(07)
[6]层间混杂复合材料最终拉伸破坏问题研究[J]. 曾庆敦,姚伟宏. 暨南大学学报(自然科学与医学版). 1999(01)
硕士论文
[1]复合钢筋混凝土新结构研究与“放”“阻”结合的裂缝控制新方法[D]. 何小兵.重庆交通学院 2004
本文编号：3616072
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sgjslw/3616072.html
