嵌入式CFRP板条-混凝土界面粘结性能梁式试验研究

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纤维增强复合材料(Fiber reinforce polymer,简称FRP)由于具有轻质高强、耐腐蚀、抗疲劳性能良好等特点,在近三十年来被普遍应用在混凝土结构维修与加固领域。目前常见的FRP抗弯加固方法有:外贴补强加固法(EB-FRP)、嵌入式加固法(NSMFRP)和机械紧固法(MF-FRP)。相比当下研究和应用较成熟的外贴补强加固法,嵌入式加固法能够有效地避免加固构件发生界面剥离破坏,且能较好地保护纤维材料免受外界环境的侵蚀。然而目前对FRP板条嵌入式加固混凝土结构的研究较少,嵌入式加固法在混凝土结构维修加固领域具有良好的应用前景和研究价值。本文对CFRP板条嵌入式加固混凝土界面性能进行了研究,分析了不同混凝土强度(C40、C80)、不同粘结长度(100mm、150mm、200mm)、不同CFRP板条嵌入数量(1条、2条、3条)对嵌入式加固体系的破坏模式、CFRP板条端部滑移情况和局部应力滑移关系的影响。本文的主要研究内容和结论如下:(1)混凝土强度、粘结长度、CFRP板条嵌入数量对嵌入式加固体系破坏模式的影响。试件的主要破坏模态有两种:界面破坏和混凝土角部拉剪破坏。当CFRP板条嵌入数量为1条、粘贴长度较长时,试件的主要破坏模态为界面破坏,而混凝土强度较高(C80)的试件其破坏模态一般为CFRP板条-Sika30胶界面剥离破坏,混凝土强度较低(C40)的试件其破坏模态一般为Sika30胶-混凝土界面剥离破坏。当CFRP板条的嵌入数量较大(2条、3条)时,试件的主要破坏模态为混凝土拉剪破坏。而粘结长度越长,试件在发生其他破坏之前界面剥离破坏的区域越大。(2)混凝土强度、粘结长度、CFRP板条嵌入数量对CFRP板条端部滑移情况的影响。不同变量的试件其轴力-约束端相对滑移曲线的斜率相同,而极限约束端相对滑移值和CFRP板条极限轴力随混凝土强度和粘结长度的提高而提高,随CFRP板条嵌入数量的增加而减小;CFRP板条自由端滑移值相对整个滑移而言可以忽略不计。(3)混凝土强度、粘结长度、CFRP板条嵌入数量对嵌入式加固体系局部粘结滑移关系的影响。粘结强度和极限滑移值随混凝土强度和粘结长度的增加而增加,随CFRP板条嵌入数量的增加而减小,通过拟合试验数据得出了不同界面破坏类型的局部应力滑移模型。
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