【摘要】：在FRP加固混凝土梁的剝離破壞中,由彎曲裂縫引起的剝離破壞是其中的一種主要形式,對(duì)于被加固梁中FRP片材與混凝土的協(xié)同工作能力有很大影響。通過纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的橋聯(lián)力模型,揭示了這種狀況下彎曲裂縫發(fā)展的斷裂阻力性能以及橋聯(lián)力對(duì)FRP片材與混凝土之間的協(xié)調(diào)工作性能的影響。
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圖片說明： P加固混凝土構(gòu)件的橋聯(lián)力模型分析457部分之間的界限不是很清晰，因此在分析過程中認(rèn)為被加固梁的橫截面僅由混凝土梁和被粘貼的纖維復(fù)合材料兩部分組成。在荷載P的作用下由于預(yù)裂紋的存在而導(dǎo)致在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料與混凝土之間產(chǎn)生滑移區(qū)(由于預(yù)裂紋的存在在力P的作用下在預(yù)裂紋附近的纖維復(fù)合材料與混凝土之間發(fā)生剝離，但由于被加固梁底部受拉致使混凝土梁與被粘貼的纖維復(fù)合材料之間互相擠壓而無法張開，從而形成滑移區(qū))�；茀^(qū)的存在和纖維復(fù)合材料的連續(xù)性使得被加固混凝土梁在四點(diǎn)彎曲荷載作用下產(chǎn)生橋聯(lián)力。圖1粘貼纖維復(fù)合材料加固混凝土的橋聯(lián)力分析模型假設(shè)混凝土梁的楊氏彈性模量為Ec，高度為hc;FＲP片材的楊氏彈性模量為Ef，，厚度為hf。為使推導(dǎo)過程簡便記混凝土和纖維復(fù)合材料的的彈性模量分別為E和βE(β=Ef/Ec)，而相應(yīng)的被加固梁中混凝土部分和纖維復(fù)合材料部分的高度分別為h和λh(λ=hf/hc)。如圖1所示，在遠(yuǎn)離預(yù)裂紋的位置被加固梁的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可由經(jīng)典梁理論獲得。依據(jù)圖1，2建立XYZ直角坐標(biāo)系，取中性軸所在位置為X軸，被加固混凝土梁中截面所在位置為Y軸。在遠(yuǎn)離預(yù)裂紋的截面上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，可由一般的復(fù)合梁理論來分析。在XOY坐標(biāo)系中組合梁(粘貼FＲP加固混凝土梁)與中截面距離為x的橫截面中性軸處的的曲率為:1ρ=M(x)EcI(1)式中:ρ為被加固梁的曲率半徑;M(x)為四點(diǎn)彎曲梁作用在坐標(biāo)為x點(diǎn)處的彎矩;I為組合梁截面相對(duì)于Z軸的慣性矩。圖2粘貼纖維復(fù)合材料圖3遠(yuǎn)離預(yù)裂紋截面混凝土梁橫截面的應(yīng)變分布假設(shè)中性軸與組合梁底部之間的距離為δ，則:y=y1－δ(x≠0)(2)式中y1為X1Y1Z坐標(biāo)系中組合梁沿橫截面方向的坐標(biāo)(Y1軸與Y軸重
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圖片說明： 糠值母叨確直鷂s&和λh(λ=hf/hc)。如圖1所示，在遠(yuǎn)離預(yù)裂紋的位置被加固梁的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可由經(jīng)典梁理論獲得。依據(jù)圖1，2建立XYZ直角坐標(biāo)系，取中性軸所在位置為X軸，被加固混凝土梁中截面所在位置為Y軸。在遠(yuǎn)離預(yù)裂紋的截面上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，可由一般的復(fù)合梁理論來分析。在XOY坐標(biāo)系中組合梁(粘貼FＲP加固混凝土梁)與中截面距離為x的橫截面中性軸處的的曲率為:1ρ=M(x)EcI(1)式中:ρ為被加固梁的曲率半徑;M(x)為四點(diǎn)彎曲梁作用在坐標(biāo)為x點(diǎn)處的彎矩;I為組合梁截面相對(duì)于Z軸的慣性矩。圖2粘貼纖維復(fù)合材料圖3遠(yuǎn)離預(yù)裂紋截面混凝土梁橫截面的應(yīng)變分布假設(shè)中性軸與組合梁底部之間的距離為δ，則:y=y1－δ(x≠0)(2)式中y1為X1Y1Z坐標(biāo)系中組合梁沿橫截面方向的坐標(biāo)(Y1軸與Y軸重合，而X1軸位于組合梁的底部)。在以下的分析中，只針對(duì)單位寬度的梁進(jìn)行討論。由純彎時(shí)軸向力的平衡條件可得:∫cEcy()ρdy+∫fEfy()ρdy=0(3)對(duì)混凝土梁和FＲP層分別求積分可得:∑y2[]2－δ+λh－δ+y2[]2－δ+λh+h－δ+λh=0(4)即中性軸位置δ由下式確定:δ=λ2β+2λ+12(βλ+1[])h(5)從而等效中性軸的位置:Δ≡δh=λ2β+2λ+12(βλ+1[])(6)由純彎時(shí)的彎矩平衡條件可得:∫cEcy2()ρdy+∫fEfy2()ρdy=M(7)同時(shí)考慮到式(1)表示的中性軸的曲率，可以得到被加固梁橫截面相對(duì)于Z軸的慣性矩為:I≡I^h3=∑y3[]3－δ+λh－δ+y3[]3－δ+λh+h－δ+λh(8)從而求得無量綱化的被加固梁截面慣性矩為:I^=βλ13λ
【作者單位】： 北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司;清華大學(xué)水利系;
【分類號(hào)】：TU37


本文編號(hào)：2514684