FRP片材加固钢筋混凝土梁破坏形态分析

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第33卷第6期　　　　　　　　　　33No.6山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.　　2007年2月Feb.　2007SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:100926825(2007)0620084202

FRP片材加固钢筋混凝土梁破坏形态分析

史辉田　方智锋　李　杰

摘　要:通过实验,分析研究了FRP加固钢筋混凝土梁的压碎破坏、纤维布拉断破坏、粘结破坏等三种破坏形态,探讨了

加固钢筋混凝土梁的破坏特征,最后对试验结果进行了详细的分析,从而为其他工程提供了参考依据。关键词:FRP加固技术,钢筋混凝土梁,破坏形态中图分类号:TU375.1文献标识码:A

　　目前,FRP加固技术已经在我国广泛的应用。FRP加固混凝

土结构与普通钢筋配筋的混凝土结构有明显的差异,根据试验研究[3,4],粘贴纤维布加固后

,根据分析做了如下试验研究。

,,且受压区的混凝土未充分发。

,拉区。另外一种情况是破坏时,钢筋达到屈服强度,纤维布被拉断,受压区混凝土部分被压碎。这种情况充分利用混凝土的抗压强度,钢筋和纤维布的强度也得到充分发挥,这种破坏模式是一种较为理想的破坏模式。

表1　试件明细表

试件

1号2号3号

1　实验分析

文中试验共浇筑8,试件的截面尺寸均为b×h=100mm,跨度l=2200mm,计算跨度l0=2000mm。混凝土设计强度均为C25。受拉主筋为2根<10mm的HRB335级钢筋,架立筋和箍筋为<5mm的冷拔低碳钢丝,试件弯剪段箍筋的间距75mm,纯弯段箍筋的间距150mm,混凝土保护层厚c=25mm,具体配筋情况如图1所示,试件纤维布粘贴情况如图2所示。试件基本情况见表1。

加固形式无2层CFRP2层GFRP

FRP尺寸

无

1800×100×0.1111800×100×0.169

加载历史

直接加载到破坏

加载到14kN持荷,贴CFRP,胶强度达到后,加载到破坏加载到14kN持荷,贴GFRP,胶强度达到后,加载到破坏加载到14kN持荷,贴CFRP/GFRP,胶强度达到后,加载到破坏

加载到14kN,再卸载到7kN持荷,贴CFRP,胶强度达到后,加载到破坏

在未受外荷载作用下粘贴CFRP,再加载到破坏在未受外荷载作用下粘贴GFRP,再加载到破坏

4号

先粘贴1层CFRP,1800×100×0.111与

再粘贴1层GFRP1800×100×0.169

2层CFRP

1800×100×0.111

5号

6号7号8号

2层CFRP2层GFRP

1800×100×0.1111800×100×0.169

先粘贴1层CFRP,1800×100×0.111与在未受外荷载作用下粘贴再粘贴1层GFRP1800×100×0.169CFRP/GFRP,再加载到破坏

1.3　粘结破坏

1)非正常粘结破坏。这种破坏包括混凝土与胶界面粘结破

1.1　混凝土压碎破坏

此种破坏形态包括两种情况,第一种情况是:在受拉钢筋达到屈服前受压区混凝土被压碎。此种情况类似于普通钢筋混凝土梁的超筋破坏,发生这种破坏是由于纤维布加固量过大且得到可靠锚固的缘故。这种破坏钢筋尚未屈服,纤维布的应力仅达到其极限抗拉强度的10%左右,其强度远未得到充分发挥,且破坏时几乎不出现破坏征兆,带有明显的脆性性质,在设计中应当严格控制纤维布的最大加固量来避免此种破坏的发生。第二种情况是:受拉钢筋屈服后受压区混凝土被压碎,而此时纤维布尚未被拉断,这种情况象普通钢筋混凝土梁的适筋破坏一样,有一定的延性,在设计加固时应按这种类型进行纤维布加固量的确定。

坏、胶与FRP之间界面粘结破坏、双层或者多层时FRP与FRP之间截面粘结破坏三种。就目前国内外所用的成熟的加固混凝土结构技术、纤维布和配套的环氧树脂类粘结胶的性能来看,产生这种破坏大多是因为施工质量不过关引起的。

2)端部混凝土粘结破坏。这种破坏由于在FRP端部产生应力集中,在该部位产生较大的剪应力和法向拉应力,所以会在各薄弱界面上产生粘结破坏。这些薄弱界面有:各层FRP之间、FRP—界面、胶—混凝土界面以及保护层混凝土—主筋界面。

3)非端部粘结破坏。这种破坏包括从梁中部弯曲裂缝处开始的粘结破坏和从剪切裂缝处开始的粘结破坏两种。很多试验以及文中试验结果表明,FRP加固混凝土梁大部分发生非端部粘结破坏。

1.2　纤维布拉断破坏

这种状态也有两种情况:一种情况是受拉钢筋先屈服,然后

收稿日期:2006209223

2　试验结果及分析

由于加固历程、加固材料等参数的不同,构件加载到极限荷

作者简介:史辉田(19702),女,工程师,湖南城市学院资产与校园管理处,湖南益阳　413000

方智锋(19852),男,湖南城市学院土木工程学院本科生,湖南益阳　413000李　杰(19852),男,湖南城市学院土木工程学院本科生,湖南益阳　413000

第33卷第6期　　　　　　　　　　　　史辉田等:FRP片材加固钢筋混凝土梁破坏形态分析2007年2月

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载时发生的破坏形式不同。文中试验试件的破坏形式主要有三种情况:

1)受压区混凝土压碎破坏但纤维布尚未被拉断,例如试件4;2)纵向受拉钢筋屈服,纤维布被拉断,受压区混凝土被压碎,例如试件2、试件4、试件7等三根试件发生这种破坏,这种情况相当于普通混凝土构件的适筋破坏的情形;

3)发生粘结破坏。这种破坏形式又分两种:一种是从跨中弯曲裂缝开始的粘结破坏,例如试件8,另一种是从加载点剪切裂缝开始的粘结破坏,例如试件6。

所有试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、跨中挠度以及破坏形式见表2,表3。经过加固的试件屈服荷载和极限荷载均比加固前普通混凝土梁有所提高,极限荷载的提高更为显著。

表2　试验结果对比表

试件荷载值

kN跨中挠度值mm

FrFyF15.826.928.00.739.425.632.343.80.729.735.829.045.740.629.755.820.9.96736.0.8810.475.8350.708.15.240.00.919.1ΔcrΔyΔ注:Fcr,Fy,Fu分别表示试件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载;Δcr,Δy,Δu分别表示试件开裂荷载、屈服荷载、极限荷载对应的跨中挠度

表3　试件破坏形式

试件12345678

载力比试件8高1.9%,即:加固试件的极限承载力随着加固时构

件上所受荷载的增加而有所提高。关于极限承载力和初始荷载大小的关系有不同的试验结果,文献[5][6]试验结果:随着试件预先承受初始荷载的增加,加固后试件的极限荷载逐渐降低。文献[1]试验结果:极限荷载随着加固时构件上所受的荷载的增加有所提高。文献[2]对加固构件的极限强度进行了理论分析,认为在假定FRP断裂前,混凝土不会被压坏的情况下,混凝土梁加固后的极限承载力等于钢筋的极限承载力与纤维布的极限承载力之和,与加固时的初始荷载无关。文献[1]和这几个试件的试验结果相同,经初步分析,,

素,,跨中碳纤,混凝土压碎,相当于混凝土梁的5的破坏状态是在三分点集中力处的碳纤维布被;而试件6出现混凝土与碳纤维布的剥离破坏,纤维布的高强度性能不能充分发挥出来,所以会出现那样的结果。试件3的极限承载力比试件7低4.9%,即:加固后试件的极限荷载由于试件预先承受初始荷载而降低,这两个试件的破坏类型一致。

由于FRP的应变与强度在试件开裂前相对较低,需较大变形方可发挥其高强性能,在构件受荷初期强度发挥有限,对构件开裂荷载的提高不及对极限承载力的提高明显。

破坏形式钢筋屈服,混凝土压碎跨中有2根碳布条拉断,混凝土压碎玻纤布3根拉断,箍扯动变形,混凝土压碎

底层FRP良好,混凝土压碎破坏集中力处有5根碳布条拉断,混凝土压碎从剪切裂缝处碳布剥离,混凝土压碎玻璃 …… 此处隐藏：3410字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……