【摘 要】
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近三十年来,纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymer即FRP)由于抗拉强度高、抗疲劳和耐腐蚀性好等突出性能,使得粘贴FRP材料应用于混凝土结构进行加固是结构加固中最常用的方法之一。多年来,专家学者对于碳纤维和玻璃纤维的研究较多,玄武岩纤维也是研究热门,但对于芳纶纤维加固混凝土结构的研究较少。芳纶纤维相较于其他几种纤维来说,具有较好的抗腐蚀性、较高的抗冲击性和抗拉强度、良好
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近三十年来,纤维增强复合材料(Fiber-Reinforced Polymer即FRP)由于抗拉强度高、抗疲劳和耐腐蚀性好等突出性能,使得粘贴FRP材料应用于混凝土结构进行加固是结构加固中最常用的方法之一。多年来,专家学者对于碳纤维和玻璃纤维的研究较多,玄武岩纤维也是研究热门,但对于芳纶纤维加固混凝土结构的研究较少。芳纶纤维相较于其他几种纤维来说,具有较好的抗腐蚀性、较高的抗冲击性和抗拉强度、良好的抗疲劳性和可塑性,且造价更为经济,更利于被应用到普通的房屋、隧道和桥梁等建筑结构的抗震加固中。FRP加固和修复混凝土结构时通常采用结构胶把FRP材料粘贴在混凝土构件下表面,与钢筋共同工作承担外荷载,起到限制裂缝开展、降低构件挠度的作用,进而增强结构的性能来加固。然而,加固后的构件直接暴露于环境中,脱胶、粘结面大小等因素都会导致粘结面受力不均匀,很大程度影响FRP加固结构的力学性能,因此FRP加固技术首先要研究FRP与混凝土界面的力学性能。本文将芳纶纤维(简称AFRP)筋浇筑在聚合物砂浆中,并将其做成薄板粘贴混凝土梁底部进行加固,这种方式可以很好的结合和发挥AFRP筋和聚合物砂浆的优点。大量的研究表明,FRP片材与混凝土之间存在着粘结滑移,对研究结构的加固起着重要作用,不宜忽略。因此本文为准确模拟AFRP薄板加固混凝土梁的受力性能,在有限元模拟前,先通过双剪试验探究AFRP薄板与混凝土之间的粘结滑移关系,为本试验的ABAQUS非线性有限元分析提供依据,再进行AFRP薄板加固混凝土梁的有限元模拟分析,主要研究内容如下:(1)本文设计了8组混凝土试件,分别从混凝土强度等级、薄板厚度、薄板宽度和薄板粘结长度四个参数入手,调整各参数的变量进行双剪试验,分类归纳出了不同参数影响下AFRP薄板-混凝土界面的破坏模式。(2)通过双剪试验,分析静荷载作用下粘结界面的破坏形态,通过探究界面影响因素可知,提高混凝土强度等级、增加薄板的粘结长度、宽度和厚度均能够提高试件的极限承载力,并进一步研究以上不同参数对试件承载力、薄板应变分布、相对滑移变化规律的影响,建立AFRP薄板-混凝土界面粘结滑移关系。(3)利用ABAQUS有限元软件对AFRP砂浆薄板加固混凝土梁进行模拟,全面分析了加固梁的破坏形态、裂缝开展情况和AFRP薄板工作机理。通过对比加固梁和未加固梁的塑性损伤,表明使用AFRP砂浆薄板加固混凝土梁的加固效果是有效的,试件的承载力和延性明显提高。(4)通过对不同参数加固梁的荷载-挠度曲线和薄板应变曲线,探究了混凝土强度等级和薄板长度、宽度、厚度与混凝土梁抗弯承载力的关系,得到了不同参数的加固规律,并给出了最佳加固参数,可用于工程实践。
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