【摘要】：纖維復(fù)合材料(Fibre Reinforced Polymer/Plastic,簡(jiǎn)稱FRP)由于其輕質(zhì)高強(qiáng)、耐腐蝕以及加固后對(duì)原有結(jié)構(gòu)影響小等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)設(shè)施的加固、修復(fù)和改造中。目前,FRP用于結(jié)構(gòu)加固的最常用方法是粘貼FRP加固法,即利用建筑結(jié)構(gòu)膠將FRP直接粘貼在被加固結(jié)構(gòu)的表面。外貼FRP對(duì)梁進(jìn)行受彎加固時(shí),常出現(xiàn)FRP與被加固梁在界面位置的剝離破壞,導(dǎo)致FRP的強(qiáng)度不能得到充分利用。這種破壞與膠層內(nèi)及其界面的應(yīng)力分布有關(guān),準(zhǔn)確地分析這些位置的應(yīng)力分布對(duì)避免界面的剝離破壞具有重要的理論價(jià)值。目前,分析外貼FRP加固梁界面應(yīng)力時(shí)都假設(shè)膠層中的應(yīng)力沿厚度方向不變,而實(shí)際上膠層端部附近的應(yīng)力分布比較復(fù)雜。已有理論模型得到的界面應(yīng)力不能反映膠層內(nèi)部應(yīng)力的真實(shí)情況,且膠層中的應(yīng)力往往無(wú)法通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得,因此有必要對(duì)外貼FRP加固梁的膠層內(nèi)應(yīng)力做進(jìn)一步的理論研究。通過(guò)理論推導(dǎo)和數(shù)值仿真,本文獲得了如下研究成果:(1)提出了一個(gè)改進(jìn)的外貼FRP加固梁中膠層應(yīng)力的理論計(jì)算模型。該理論模型假設(shè)膠層內(nèi)力滿足鐵木辛柯梁理論,全面考慮了膠層的內(nèi)力;在界面位移相容方程中考慮了膠層位移,其中膠層的縱向剪切位移由鐵木辛柯梁理論獲得,橫向變形由平面彈性理論獲得,同時(shí)引入界面柔度系數(shù)以考慮膠層界面應(yīng)力對(duì)局部變形的影響。本文基于平衡微分方程和變形協(xié)調(diào)條件,建立了關(guān)于外貼FRP加固梁內(nèi)力的耦合控制微分方程組,求解后通過(guò)推導(dǎo)得到了膠層內(nèi)部應(yīng)力的表達(dá)式。(2)以一根均布荷載作用下的外貼碳纖維板加固混凝土簡(jiǎn)支梁為算例,建立了相應(yīng)的有限元模型,通過(guò)將本文提出模型、已有兩參數(shù)模型和有限元模型計(jì)算出的界面應(yīng)力和沿厚度方向的膠層內(nèi)部應(yīng)力分布進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了本文理論模型。(3)基于本文提出理論模型的解析解,分析探討了膠層和FRP板的幾何和材料性質(zhì)對(duì)沿梁長(zhǎng)方向和沿厚度方向的膠層應(yīng)力分布的影響,同時(shí)研究了界面柔度對(duì)外貼FRP加固梁中膠層應(yīng)力的影響。(4)在膠層中采用雙線性的本構(gòu)關(guān)系,建立相應(yīng)的理論計(jì)算模型,得到了外貼FRP加固梁界面應(yīng)力的彈塑性解析解。和線彈性解的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,分析了膠層的彈塑性對(duì)外貼FRP加固梁界面應(yīng)力的影響。并結(jié)合最大剪切應(yīng)變準(zhǔn)則推測(cè)了均布荷載作用下的外貼FRP加固梁的極限荷載。
【圖文】：

碩士學(xué)位論文相關(guān)理論對(duì)膠層的內(nèi)部應(yīng)力分布做進(jìn)一步的研究。外貼 FRP 加固梁的剝離破壞研究進(jìn)展在大量對(duì)外貼 FRP 板進(jìn)行加固的鋼筋混凝土梁的彎曲試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)離破壞模式主要有端部剝離破壞（Plate-end debonding）和中部裂縫引起的剝壞（Intermediate crack-induced debonding，簡(jiǎn)稱 IC debonding）兩種[2]。

外貼FRP 加固梁中膠層應(yīng)力的研究（2）所有粘結(jié)界面上沒(méi)有滑移或缺口；（3）被加固梁、膠層、FRP 板的內(nèi)力滿足鐵木辛柯梁理論；（4）膠層內(nèi)縱向應(yīng)力沿其厚度方向線性分布，膠層內(nèi)部的應(yīng)力、應(yīng)變符合平彈性理論。1.2 梁、FRP 板方程本文以外貼 FRP 板加固梁作為研究對(duì)象，其中被加固梁和 FRP 板之間通過(guò)層傳力。如圖 2.1 所示，為了區(qū)分不同材料的相關(guān)參數(shù)，梁和 FRP 相關(guān)符號(hào)下分別為 1、2，膠層下標(biāo)為 a，梁高 h1，膠層厚 ha，F(xiàn)RP 厚 h2，梁寬 b1，板和膠寬皆為 b。整體坐標(biāo)系的原點(diǎn)位于膠層中軸的左端，，x 軸位于膠層中軸。梁
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU37

【參考文獻(xiàn)】

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8 盧亦焱;黃銀q

本文編號(hào)：2683884