CFRP加固混凝土结构的界面力学性能
CFRP约束高温后混凝土有限元分析
CFRP是一种典型的弹性材料，与传统的加固材料钢材相比，CFRP在加固修复混凝土结构中具有明显的优点，具体表现在高强高效、施工便捷、适用面广、基本不增加结构自重和结构尺寸等方面[1]。
实际工程中，采用不同的粘贴方式使CFRP发挥不同功能的作用。
目前，CFRP在加固混凝土结构中的应用形式之一为包裹混凝土柱表面，使主纤维方向沿柱环向，进行柱的受压及抗震加固[1]。
ABAQUS/CAE是ABAQUS的一种广泛而全面的有限元建模交互式图形环境。
本文利用ABAQUS/CAE进行前处理和后处理，研究CFRP约束高温后混凝土静态力学性能，与试验数值进行对比，以期为工程设计及进一步试验研究提供参考[2]。
1混凝土温度场有限元分析1.1混凝土热工参数的选取进行混凝土温度场有限元分析，最重要的是要确定混凝土的热工参数。
混凝土有三个基本热工参数用于温度场分析：导热系数l c、质量密度ρc与比热容c c。
其余的热工参数均可由这三个基本参数推导得出[3]。
导热系数l c表征材料导热能力的大小。
其物理含义为单位时间（h）内，在单位稳定梯度（K/m）下，通过材料单位等温面积（m2）的热量（J），单位为W/（m·℃）。
模型中采用Lie[4-8]提出的混凝土导热系数随温度的表达式，见式（1）。
其中，温度T单位为℃。
可知，随温度升高，混凝土的导热系数逐渐降低。
λc={1.3550≤T≤293-0.001241T+1.7162T>293（1）质量密度ρc的物理含义为单位体积下材料的质量，单位为kg/m3。
由于高温使得混凝土内部水分丧失，故混凝土的质量密度随温度升高逐渐降低。
但与其他热工参数相比，混凝土质量密度在高温过程中变化幅值相对较小。
因此，为了简化模拟，模型中混凝土的质量密度ρc取为常值2400kg/m3。
比热容c c表征材料吸热能力。
其物理含义为单位质量（kg）的材料，当温度升高1K（或1℃）所吸入的热量（J），单位为J/（kg·℃）。
CFRP复合材料在加固混凝土结构中的应用现状
度 等进 行 了观察 Ｉ。盛光 复等 人通过 外部 粘 ・ Ｉ 贴 碳纤维 布加 固钢筋 混凝 土梁 剪弯段 ，研 究 碳 纤维 条不 同粘贴 高度和 开 口端 有无 压条 的 不 同情 况的梁 的抗 剪破坏特 征 、受剪 承载 力 及影 响 因素进 行 了研 究与 分析 ，并将试 验结 果 与规程 的设 计计算 值进 行 了比较 ；李忠 ｌ 献 等通过 对碳 纤维加 固粱抗 扭性 能研 究 ，应 用 变角度 空 间桁架模 型对 箱梁模 型的抗 扭承 载 力进行 理论 计算 ，并与试 验结 果进行 比较 ｉ 李源 等 人对普 通 钢筋 混凝 土 梁和 预应 力 ， ｌ ２Ｃ Ｒ 复 合材料在 加 固混凝土 结构 中的 混 凝土 梁进行 了加 固后的疲 劳试 验研 究。试 ＦＰ 验 研 究 表 明 ，碳 纤 维 布 加 固的 混凝 土 梁 经 应用现状 ＣＲ Ｆ Ｐ用 干混凝 土结 构加 固修补 的研究 ２ ０万次疲 劳后 ，强度和 刚度 不 会降低 ，不 ０ 始于 ２ ０世纪 ８ ０年代 美 、 日等发 达 国家 ，８ 会 发生剥 落和 脆断现 象 ，完全符 合实 用要求 ０ 年 代 末及 ９ ０年 代 初 ， 日本的 众 多大学 、科 ｌ４ ｌ 研 机构 、材料 生产 厂家相继 进行 大量 了的研 ２２ ． 板 板作 为一种 重要 的受 弯构 件 ，在加 固领 究 。Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ以 其优 异的 力学 性能 、简便的 施 工工艺 、良好 的耐腐 蚀和耐 久性 得到 了普遍 域 同样得 到研究 人 员和工程 师们 的审视 。主 的认 同。特 别是在 日本阪 神大地 震以 后 ，用 要 研 究 板 存 使 用碳 纤 维 加 崮 后 承载 力的 改
摘 要： 介绍 了碳 纤维增强聚 合物（ Ｐ） ＣＩ Ｒ 材料 的性能 、特点 ， 在混凝 上结构加 固领 域的应用及方 法 ，综述 了此种 新型加 固方法 在国内外的研 究 及应 用现状 ， 蚪种新型 的加固技 术。 ＣＦ Ｒ Ｐ材料 以其轻 质、高强 、适用面 广 、耐久 性 好 、抗 腐 蚀 等优 越 的性 能 Ｔ 在 为 人 们广 泛 接受 。 Ｆ 关键词 ：Ｃ ＲＰ 混凝 ｔ Ｆ 结构 加固 中图分类号 ： Ｔｕ５ ９ ９ 文献标识码 ： Ａ
FRP筋嵌入式加固混凝土结构界面性能的研究现状(二)
沿 着嵌入 在 混凝 土 中的粘结 聚合物 的方 向是不 能统
一
假 定 的 。但 是 ， 于非 常小 的粘结 长度 ， 对 粘结 应力
Ｆ Ｐ筋试验 中 ， Ｒ 随着粘结 长度 的增加 ， 剪应力 的增加
失效 有两 个原 因 ： 一 ， 是一 个环 氧树脂 没有 软化 其 这 的脆 性 弹性 材 料 ， 有 能力 再 分 配 压力 。这 是 与 水 没
图 ２ 直 接 拉 拔 法Байду номын сангаас 图 ３ 双 剪法
剪 切应力 峰值 在 不 同 阶段 的 负荷 水 平 。结 果 表 明 ，
Ｄ ｏｅｚ ｅＬｒｎｉＬ等 又采 用 了一 种 改进 的直接 ｓ 卜
拉 拔试 件 ， 试件 形 式 为 Ｃ形 素 混 凝 土 试 块 ， 中部 混
界 面 的剪 切应 力发 生 了显 著 变化 ， 峰值 应 力 发生 在
研究 还 发 现 ¨
，Ｒ Ｆ Ｐ筋 拔 出破坏 时 ， 尺 寸 槽
对剪 应力 平均值 没有影 响 ； 当劈裂破 坏时 ，Ｒ Ｆ Ｐ筋 一 粘结 剂界 面上 的剪应 力 值 为 控制 应 力 ， 随着槽 尺 且
寸 的增加 而增加 。Ｆ Ｐ筋 的表面特征 对粘 结破坏 的 Ｒ 形式 和剪应 力 一滑移本构 关 系有关键 性 的影响 。在
坏 形式 和相 应 的粘结 机 理相 关 ） 。
ｗｔ ｓ ｉｓｇ ｅ ｔ ｓ ｔ［ ．ｎ Ｐ ｏ ｅｄｎ ｆ ｈ ２ｈ ｉ ｔｐ Ｊ ｄｉ ｏ ｌｓ Ａ］ Ｉ ： ｒｃｅ ｉｇｏ ｅ１ｔ ｈ ｒ ｕ ｎ ｉ ｔ
Ｉ ｔｒ ｎ ｅ ｎａｔｏ ｌ ｃ ｆ ｅ ｅ ｅ ｏｎ Ｃｏｍ ｐｏ ｉｅ Ｍ ａ ｅ ｉ ｓ ｉｎａ ｏｎ ｒ ｎｃ ｓｔ ｔ ｒａ ． ｌ
素混凝土方形短柱CFRP加固后的力学性能
方式 １ 方式 １
Ｃ ３１ ３—
Ｃ３ ３２
方式 ２
方式 ２
２０ ０ ５
１９ ０ ０
１ ７ ５ ９
１ ９７
有抵抗 氯离子侵蚀的作用 ， 以还是 推荐 使用完全 外包 Ｃ Ｒ 所 Ｆ Ｐ的 方式加 固处于？ 溅区和潮差区 的桩柱 。同时 ， 用外包 Ｃ Ｒ 良 采 Ｆ Ｐ加 固后 的素混 凝 土方 形柱 ， 向承 载力 可 以用 式 （ ） 轴 １ 的结果 乘 以
究 目前 尚不 充 分 。
竖 向位移测量使 用 Ｙ －０ Ａ型试 验机 上 的位移 计 ； Ｅ ５０ 应变测
０ｃ 加载装置为 Ｙ ５ ０ Ｅ一０Ａ型压力试 中已有较多的工程应 用 ， 也引起 了有关 研究人 员 的注意 ， 但其研 量采用标距 １ ｍ 的电阻应变 片； 验机 。 本文在试验 的基础上 ， Ｃ Ｒ 对 Ｆ Ｐ用 于加 固素混凝土 短柱后 的 ２ 试验 结果及 分析 承载 力 、 — ｅ曲线 及 破 坏 形 态 等 方 面进 行 了 一定 的研 究 与 分 析 。
Ｃ２１ １—
ｒ ９９ １ — Ｃ３１ １— Ｃ ３２ １ Ｃ １１ ２ — Ｃ １２ ２ — Ｃ２ｌ ２ 一
Ｃ ？
３ ４
．
６
方式 １
方式 １ 方式 ２ 方式 ２ 未 加 固 未 加 固
１ ２ ０ ３
１４ ０ １ １３ ０ ５ １５ ０ ５ １２ ０ ４ １２ ０ ８ １５ ０ ５
Ｃ １１ １ Ｃ １２ １ 未 加 固 未 加 固 １１０ ２ １１０ ８ １Ｉ ０ ５ １０ ２ ５
２ １ 承 载 力 分 析 ．
FRP材料的力学性能分析及研究现状
FRP材料的力学性能分析及研究现状摘要：纤维增强复合材料(简称FRP)是一种高性能材料，其在建筑结构加固技术中的应用优势显著。
重点介绍了FRP材料的力学性能，并对FRP材料的研究现状作了综述性的概括。
关键词：FRP 力学性能研究进展如何提高钢筋混凝十结构的耐久性、增强使用寿命是土木工程中迫在眉睫的问题。
鉴于上述方面的需要，由于纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、耐久性好等优点，日本、美国、欧洲等发达国家很早就开始对其研究，探索其替代预应力高强钢筋(钢绞线)的可行性。
现在FRP材料在混凝土结构中的应用受到越来越多的国家学者的关注，已成为国际混凝土领域的一大热点。
1、FRP的组成根据FRP纤维种类的不同，FRP可分为碳纤维CFRP、玻璃纤维GFRP、芳纶纤维AFRP以及近来国外新开发的PBO-FRP复合材料和DFRP等复合材料，还有国内最近投入生产的连续玄武岩纤维CBF等。
FRP筋是以纤维为增强材料，以合成树脂为基本结合材料，并掺入适量的辅助剂，采用挤拉成型技术形成的一种新型复合材料。
FRP复合材料的物理力学特性与纤维种类、纤维含量、粘结基体、表面处理以及成型工艺等因素有关，不同成分的FRP筋性能差别很大。
2、FRP筋的特点及力学性能FRP复合材料具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能好等特性。
如CFRP的抗拉强度可达到3000MPa以上，比强度高(比钢材高lO～15倍)；CFRP和AFRP的抗疲劳性能较好，大大优于钢材，其疲劳极限可达静荷载强度的70％～80％，但GFRP的疲劳性能低于钢材。
与钢筋不同，FRP筋是各向异性材料，FRP筋的应力-应变关系呈线性关系，与钢材应力-应变关系比较如图1所示。
FRP在达到极限抗拉强度之前无塑性交形，且FRP筋的极限应变比钢筋小。
FRP材料与普通钢材的性能比较见表1。
新型FRP产品PBO-FRP除具有与高强CFRP有相近的力学性能外，还表现出更好的物理性能，如良好的柔韧性等；DFRP冲也具有优异的物理力学性能，抗拉极限应变可达3.5％，延性良好[1]。
碳纤维加固在钢筋混凝土结构中的应用
碳纤维加固在钢筋混凝土结构中的应用作者：张智霖陈状来源：《城市建设理论研究》2014年第06期摘要：碳纤维增强塑料（简称CFRP），是一种新型的工程建筑材料，目前在土建加固工程中运用十分广泛。
本文对CFRP约束钢筋混凝土结构在承载状态下的力学性能进行了分析，以及CFRP加固钢筋混凝土结构的适用范围、施工技术、施工要点。
关键字：碳纤维加固,钢筋混凝土,抗拉强度;中图分类号：TU511.3+2文献标识码：A;0 前言在实际加固工程中，因设计失误、施工不当或使用功能改变等，造成的结构或构件不能满足现行规范规定的正常设计使用要求，要使其结构或构件能够继续安全、正常的使用，则必须采取一定的措施进行补强修复。
由于碳纤维CFRP加固钢筋混凝土结构具有较好的物理力学性能、抗化学腐蚀、承载力高、施工简单，在结构补强加固上得到了广泛应用，下面就该加固技术进行介绍。
1 钢筋混凝土结构CFRP加固机理分析1.1 钢筋混凝土结构CFRP加固原理钢筋混凝土结构在承受轴向压力时，构件是由于受到极限值非常小的横向扩张引起的，如能在构件四周创造横向约束，以阻止受压构件的这种横向扩张，从而提高构件抗压承载力和变形能力。
碳纤维CFRP加固钢筋混凝土结构就是在结构混凝土和CFRP增强带之间产生约束作用，（它们之间的相互作用力称为界面约束应力）受横向界面约束应力的作用，塑性区的核心混凝土处于三向应力状态，与单向受力状态相比，混凝土的极限压应变和承载力会提高，在结构弯曲承载力没有明显下降的情况下，并不考虑失稳的影响，加固后钢筋混凝土结构具有较大的延性变形与耗能能力。
1.2 钢筋混凝土结构在CFRP包裹作用下的应力分布情况1) 由于CFRP对钢筋混凝土结构的横向约束后使CFRP形成轴向拉伸应力，而CFRP的抗弯能力极弱（一般不考虑），矩形结构在CFRP包裹约束下其最终极限轴向抗压强度相对圆结构而言大大降低，主要由于侧向约束应力不均匀。
矩形结构边中央侧向约束弱，拐角处侧向应力集中约束较大，结构边只有在发生侧向塑性变形时CFRP对钢筋混凝土结构的横向约束应力才能极速增长。
CFRP加固钢筋混凝土结构的研究与应用现状
CFRP加固钢筋混凝土结构的研究与应用现状作者：郑益斌潘天久来源：《城市建设理论研究》2013年第12期摘要：碳纤维增强材料（CFRP）作为高性能结构加固材料在国内外土木工程中已得到广泛应用。
本文作者综述了CFRP在梁、柱、整体框架的研究现状以及CFRP加固钢筋混凝土结构的典型工程应用与现存问题。
中图分类号：TU375文献标识码： A 文章编号：0 引言近几年，碳纤维增强材料（CFRP）作为高性能结构加固材料在国内外土木工程中已得到广泛应用。
与传统加固方式相比，CFRP具有轻质高强、耐腐蚀性好，施工方便等优点。
国内外众多科研院所对CFRP在梁、板、柱、框架加固后的受力与抗震性能进行了深入研究，均取得了良好的技术成绩与社会效应。
1 CFRP及粘贴材料的性能1.1 CFRP的性能碳纤维增强材料（CFRP）是含碳量高于90%的无机高分子纤维，每根碳纤维丝由3000~12000个碳原子丝以绞线或麻绳的方式排列而成,其粗细仅相当于人的1根头发丝。
碳纤维布的抗拉强度可达3500MPa以上,为普通建筑用钢板材强度的十几倍,而比重为180kg/m3,仅为钢材比重的1/4 [1]，其轻质高强的特性便得以体现。
1.2 粘贴材料的性能在钢筋混凝土结构加固中，粘贴材料运用最为广泛的是环氧树脂。
作为CFRP与混凝土直接以及CFRP本体直接的粘贴材料，其材料性能显得尤为重要。
环氧树脂的黏度一般可达0.03~0.15Pa.s,触变系数为3.0~8.0[2]，在室温条件下固化时收缩率低，表现出良好的力学性能与稳定性。
2 CFRP加固钢筋混凝土结构的研究现状2.1 CFRP加固钢筋混凝土梁CFRP加固钢筋混凝土梁主要研究梁加固后的力学性能（抗弯抗剪能力）；变形性能（跨中挠度、裂缝宽度）；界面剥离破坏等。
陈凤山、卢海林、MinaDawood等人对钢筋混凝土梁加固后的性能进行试验研究表明粘贴纵横向CFRP加固对试验梁的极限承载力提高效果显著，抗弯承载力涨幅大约在30%-50%，抗剪承载力涨幅约在25%-40%，加固梁延性所降低但其裂缝发展呈现密而细的状态。
浅谈钢筋混凝土CFRP加固
浅谈钢筋混凝土CFRP加固摘要：碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic），由于具有质量轻、高强度、高模量、高耐温、耐腐蚀以及抗疲劳性能好等特点而被广泛运用于工程中，如建筑、桥梁等结构加固、维修、改造中。
采用碳纤维对结构加固、维修的方法是现代工程技术常用的方法。
关键词：CFRP；混凝土结构；加固CFRP混凝土结构加固技术的研究始于美、日等国家，近十多年来得到大量的推广和应用。
日本在该领域的研究与应用处于比较领先的地位并且编制较为成熟的设计规范。
美国也推出包括材料，计算与施工技术等相关的设计规范。
CFRP加固钢筋混凝土结构加固技术在欧美与亚洲许多国家和地区得到了充分的发展。
我国对CFRP加固混凝土结构的研究应用起步较晚。
首先是由国内的一些高校与科研院所带头研究，并取得了一定的科研学术成果。
一、碳纤维加固的优点与采用传统材料的加固方法比较，CFRP加固技术具有明显的技术优势，主要体现在：1）高强高效。
由于CFRP优异的物理力学性能，使用CFRP加固混凝土结构构件可以充分利用CFRP材料抗拉强度高、弹性模量高的特点，可显著提高被加固结构构件的承载能力和延性，改善混凝土结构构件的受力性能，加固效果好；2）耐腐蚀性能及耐久性。
CFRP的化学性质稳定，不与酸碱盐等化学物质发生反应，因而用CFRP加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀性及耐久性，解决了其他加固方法所遇到的化学腐蚀问题；3）不增加构件的自重及体积。
CFRP质量轻且厚度薄，经加固修补后的构件，基本上不增加原结构的自重及尺寸，也就不会减少建筑物的使用空间，有比较好的经济效益；4）适用面广。
由于CFRP是一种柔性材料，且可以任意地裁剪，所以这种加固技术可以广泛地应用于各种结构类型、各种结构形状和结构中的各个部位，且不改变结构形状及不影响结构外观。
同时，对于其它加固方法无法实施的结构和构件，诸如大型桥梁的桥墩、桥梁和桥板，以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等，CFRP加固技术都能很好地解决；5）便于施工。
FRP筋嵌入式加固混凝土结构界面性能的研究现状(一)
的技术应用 于抗弯 、 剪不足 的混凝 土 结构、 抗 石材 和木 材。
Ｆ Ｐ筋加 固技 术 的应 用 效果 依 赖 于 Ｆ Ｐ筋 与混 凝 土 两 者 的 Ｒ Ｒ
和混凝 土构件 抗弯 加 固试 验两大 部分 。而在界 面粘
结性 能方 面 ，Ｒ Ｆ Ｐ与混 凝 土脱 离 粘结 层 又 可 以分 为 两 大类 。一 类 是 粘 结 层 发 生 纵 向劈 裂 ， 致 与 导 Ｆ Ｐ筋粘 结力丧 失 ； 二类 是 沿 钢筋 位 置混 凝 土 出 Ｒ 第 现纵 向裂缝 ， 分 混凝 土 保 护层 剥 落 。前者 的脱胶 部
槽 尺 寸 、 结 长 度 对 粘 结 性 能 的影 响。试 验 发 现 ， 粘
Ｆ Ｐ筋 表面性 状 对 混 凝 土 表 层嵌 贴 Ｆ Ｐ筋 粘 结 性 Ｒ Ｒ 能的影 响很 大 ， 与采 用喷砂 筋相 比， 采用 带肋筋 的粘
加 固补强 ， Ｆ Ｐ棒 材 （ Ｆ Ｐ筋 ） 要 用 于嵌 入 而 Ｒ 如 Ｒ 主 混凝 土保 护层 内 的加 固补 强 。 与 Ｆ Ｐ表 面粘 贴 法 Ｒ
界 面性 能和粘结机理 ， 以及各 参数的影 响。
关 键 词 ：Ｒ Ｆ Ｐ筋 ； 固技 术 ； 面性 能 ； 结 机 理 ； 弯 加 界 粘 抗 中 图分 类 号 ：Ｕ３５ １ Ｔ ７ ． 文 献 标 识码 ： Ａ
引 言
早在 ２ ０世 纪 ４ ０年 代 ， 维 增 强 塑 料 （ ｉｅ — 纤 Ｆｂ ｒ
了对 Ｆ Ｐ材料 一系列 的试验研 究 和工程上 的应用 。 Ｒ
层剥 落 ） 。虽 然线 弹性模 型 用在 一 些 文献 的第二 Ｊ
种模 型里 ， 是 ， 验 研 究 表 明 ， Ｒ 但 试 Ｆ Ｐ筋与 混 凝 土 界面应 力是呈 非 线性 的。 一般 来讲 ， 这种 非 线 性 由
FRP-混凝土界面粘结性能本构模型
一、 FRP-混凝土界面粘结性能本构模型(一) 、概述面内剪切试验不仅被用来测定FRP-混凝土界面的剥离承载力，同时也被用来测定界面的局部粘结-滑移本构关系由面内剪切试验，界面粘结-滑移本构关系一般通过以下两种方法获得：(1) 在FRP 上布置应变片，量测FRP 内的轴向应变分布εf ，而后通过以下差分方程可以得到相应的局部粘结应力τ：f f fE t d dx ετ=同样局部滑移s 可以通过对FRP 应变从自由段开始按下式积分得到：f s dx ε=⎰(2) 通过加载端的荷载-滑移曲线推算出界面的粘结-滑移关根据Taljsten 基于非线性断裂力学的研究，在FRP 锚固长度足够大的情况下，界面剥离承载力由下式给出：u f P b =式中，f G 为界面破坏能，它等于粘结-滑移曲线所包围的面积，由于该公式和粘结-滑移曲线形状无关，因此它对理解界面剥离行为的一些影响参数很有帮助。
(二) 现有的本构模型(1) Neubauer & Rostasy 模型该模型为线性模型，粘结应力随滑移增加而线性上升，至剥离强度τmax 后突然降低到零。
这个模型在FRP-混凝土界面研究早期被广泛采用，Neubauer & Rostasy 通过70个面内剪切试验结果回归给出了该模型中的参数，其表达式如下：Nakaba等人进行了30个面内剪切试验研究，并测量了FRP的应变分布情况，进而由FRP应变分布给出界面的粘结-滑移本构关系。
该模型的公式为：由于该模型基于实测FRP应变，因此从曲线形状上来说，该本构模型是最接近实际情况的。
但如前所述，由于根据FRP应变分布确定界面粘结-滑移关系的方法会导致很大误差，因此在Nakaba等的试验中不同试件之间离散也很大，从G偏大，过高估计了界面的剥离承载力。
后面的比较也可以看出，该模型给出的界面破坏能f(3)Savioa et al.模型Savioa等人在Nakaba的工作基础上，用他们的试验结果对Nakaba模型中的参数进行了修正，最后得到的粘结-滑移模型为：(4)Monti et al.模型Monti等首先假设界面粘结-滑移关系为双线性模型，这一简化模型在分析FRP-混凝土界面行为中也被广为采用，特别是由该模型可直接得到界面剥离承载力的解析解[35]，因而对于工程设计非常有用。
CFRP加固混凝土结构技术研究现状与发展趋势
２ 片材 由于跨 中最 大弯矩 区产生弯 曲裂 超过玻化温度时 ， 树脂的分子结构会发生变化 ， 失去强度。碳 纤维 保护层剥离破坏 ；） 可 以耐 ２５℃ 的温度 而不 发 生 强度 损 失 。Ｋ１ ｈｒｌ 在 １９ 的 缝而导致 Ｃ Ｒ ７ 】 ａ ｍａ ａ ｊ ９３年 Ｆ Ｐ片材 由裂 缝 向端 部发展 的粘结 破坏 ； ） Ｆ Ｐ片 ３Ｃ Ｒ
鉴于上述特点 ， 碳纤维 作为 一种加 固材料 ， 够很好 的与 原 过约束混凝土提高混凝土强度 ， 能 从而混凝 土柱 的强度 和延性都得 混凝土结构协 同受力 ， 达到预期效果。因此 ， 本文就国 内外 Ｃ Ｒ 到显著提高。Ｃ Ｒ ＦＰ Ｆ Ｐ加固钢筋 混凝 土框架梁 板柱节 点 ， 服荷载 屈 加固混凝 土结构修复技术方法进行论述 ， 提出未来 发展趋势 。 和极限承载力都明显提高 ， 碳纤维高 强高弹模 的特性 对节点的 刚
以上 ， 但抗剪强度低 ， 一般 为抗拉 强度 的 １ ％； ） ０ ２ 弹性模 量高 ， 其 ２ 外包 Ｃ Ｒ ） Ｆ Ｐ能 明显提高钢筋混凝 土梁的抗剪性 能 ， 其抗 剪作用 弹性模 量一般 在 ２ ０Ｇ ａ以上 ； ） １ Ｐ ３ 耐疲 劳性能优越 ， 较玻 璃纤维 机理类 似箍 筋 ， 同时 能 够 提 高 加 固梁 的 抗 弯延 性 。但 破 坏 时 好 ；） ４ 耐腐蚀 ， 对酸碱稳 定 ； ） ５ 耐久性好 ， Ｘ射 线透过 性非 常优 Ｃ Ｒ 对 Ｆ Ｐ的应力水平取决 于 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ的粘贴形式 （ 闭箍 、 封 Ｕ形箍或直 越 ；） ６ 比热介于金属和树脂之 问 ；） 向热 膨胀 系数很小 ； ） 纤 条 ）且容易发生由于剪切裂缝导致 的 Ｃ Ｒ ７纵 ８碳 ， Ｆ Ｐ剥 离破 坏 ， 不能充分 维导电 ， 碳纤维的电导率随着石墨化程度的增大而增大。 发挥 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ高强 的特点 。３ 钢 筋混凝 土柱 外包 环 向 Ｃ Ｒ ） Ｆ Ｐ能通
碳纤维复合材料的力学性能分析
碳纤维复合材料的力学性能分析碳纤维复合材料（CFRP）是一种高强度、高刚度、轻量化的材料，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑等领域。
CFRP的力学性能是其能够取代传统材料的主要原因之一。
因此，了解CFRP的力学性能对于材料设计和工程应用具有重要意义。
本文将对CFRP的力学性能进行分析。
强度和刚度CFRP的强度和刚度是其最突出的特点之一。
CFRP的强度通常由其短纤维或连续纤维的拉伸强度决定。
CFRP的刚度则由其纤维的弹性模量决定。
与钢铁等传统材料相比，CFRP的强度和刚度要高得多，可以承受更高的载荷和应变。
然而，CFRP的强度和刚度并不是固定不变的。
它们受到许多因素的影响，包括纤维类型、纤维排列方式、树脂基质的亲合性等。
例如，使用高强度的碳纤维可以显著提高CFRP的强度和刚度。
采用不同的纤维排列方式可以达到不同的性能指标。
因此，在CFRP的制备过程中，必须根据具体应用场景进行材料设计和工艺优化，以实现最佳的性能表现。
疲劳性能疲劳性能是材料在交替载荷作用下的耐久性能，也是CFRP力学性能评价的重要指标之一。
CFRP在疲劳加载的过程中，往往会发生纤维疲劳断裂、界面开裂、树脂基质变形等现象，导致材料性能下降。
因此，疲劳性能的评估需要考虑材料的蠕变、断裂、疲劳裂纹扩展等方面的影响。
近年来，许多研究已经针对CFRP的疲劳性能进行了深入探究。
这些研究结果表明，通过优化材料设计和工艺参数，可以显著改善CFRP的疲劳强度和寿命。
例如，采用更好的纤维预处理和树脂固化技术可以减少裂纹的产生和扩展，从而使CFRP的疲劳寿命延长。
应力分布和损伤在CFRP的应用过程中，由于受到复杂的力学载荷作用，会产生应力集中和局部应变增大的现象，这可能会导致材料损坏和失效。
因此，了解CFRP的应力分布和损伤特征对于材料设计和应用具有重要意义。
CFRP的应力分布和损伤部位通常受到材料组分、表面处理、结构制备等因素的影响。
通过采用力学测试、光学显微镜、扫描电镜等手段，可以对CFRP的应力分布和损伤机制进行更为详细的分析。
FRP材料的力学性能分析及研究现状
FRP材料的力学性能分析及研究现状FRP材料的力学性能分析及研究现状FRP材料的力学性能分析及研究现状摘要：纤维增强复合材料(简称FRP)是一种高性能材料，其在建筑结构加固技术中的应用优势显著。
重点介绍了FRP材料的力学性能，并对FRP材料的研究现状作了综述性的概括。
关键词：FRP力学性能研究进展如何提高钢筋混凝十结构的耐久性、增强使用寿命是土木工程中迫在眉睫的问题。
鉴于上述方面的需要，由于纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、耐久性好等优点，日本、美国、欧洲等发达国家很早就开始对其研究，探索其替代预应力高强钢筋(钢绞线)的可行性。
现在FRP材料在混凝土结构中的应用受到越来越多的国家学者的关注，已成为国际混凝土领域的一大热点。
1、FRP的组成()根据FRP纤维种类的不同，FRP可分为碳纤维cFRP、玻璃纤维GFRP、芳纶纤维aFRP以及近来国外新开发的PBo-FRP复合材料和dFRP等复合材料，还有国内最近投入生产的连续玄武岩纤维cBF等。
FRP筋是以纤维为增强材料，以合成树脂为基本结合材料，并掺入适量的辅助剂，采用挤拉成型技术形成的一种新型复合材料。
FRP复合材料的物理力学特性与纤维种类、纤维含量、粘结基体、表面处理以及成型工艺等因素有关，不同成分的FRP筋性能差别很大。
2、FRP筋的特点及力学性能FRP复合材料具有抗拉强度高、质量轻、不锈蚀、热膨胀系数低、无磁性以及抗疲劳性能好等特性。
如cFRP的抗拉强度可达到3000mPa 以上，比强度高(比钢材高lo～15倍)；cFRP和aFRP的抗疲劳性能较好，大大优于钢材，其疲劳极限可达静荷载强度的70％～80％，但GFRP的疲劳性能低于钢材。
与钢筋不同，FRP筋是各向异性材料，FRP筋的应力-应变关系呈线性关系，与钢材应力-应变关系比较如图1所示。
FRP在达到极限抗拉强度之前无塑性交形，且FRP筋的极限应变比钢筋小。
FRP材料与普通钢材的性能比较见表1。
FRP加固混凝土结构耐久性试验研究共3篇
FRP加固混凝土结构耐久性试验研究共3篇FRP加固混凝土结构耐久性试验研究1FRP加固混凝土结构耐久性试验研究随着建筑结构使用年限的增长，结构的耐久性逐渐变得越来越重要。
过去的混凝土结构可能因为设计不合理、质量问题、施工不当等原因存在一些结构缺陷，造成裂缝、腐蚀等损伤。
为了提高混凝土结构的耐久性，近年来开始逐渐引入FRP材料进行加固。
FRP材料具有优异的机械性能和抗腐蚀性能，不仅可以达到增强结构的目的，还可以起到防腐和防水的作用。
因此，FRP加固混凝土结构已经成为一种非常流行的提高结构耐久性的方法。
FRP加固混凝土结构的主要耐久性问题包括：1、FRP材料本身的耐久性问题，主要是由于紫外线、温度、湿度等环境因素引起的自然老化。
2、FRP与混凝土的粘接耐久性问题，主要是由于粘结界面剥离、孔隙渗透等原因引起的失效。
因此，对于FRP加固混凝土结构的耐久性研究尤为重要。
FRP材料的耐久性试验主要涉及到以下几个方面：1、紫外线老化试验。
在常温下，将FRP材料暴露在强紫外线辐射下，测试其弯曲强度、变形率、吸湿率等性能指标。
2、热老化试验。
在高温环境下，将FRP材料进行长时间加热处理，测试其耐热性能。
3、湿热老化试验。
将FRP材料暴露在高温高湿的环境中，测试其吸湿率、弯曲强度、变形率等性能指标。
4、酸碱腐蚀试验。
将FRP材料置于酸碱环境中，测试其耐腐蚀性能。
对于FRP与混凝土的粘接耐久性试验，主要采用以下方法：1、剥离试验。
将FRP与混凝土粘结处进行拉伸测试，测试其滑移阻力和剥离强度。
2、考察表面形貌。
通过扫描电镜等方法观察FRP与混凝土的粘结界面形貌。
3、腐蚀试验。
将FRP与混凝土置于酸碱等腐蚀环境中，考察其粘结界面耐腐蚀性能。
实验结果表明，FRP材料与混凝土的粘结界面受到环境因素的影响较大，尤其对于酸碱环境和湿度高的情况，粘结性能会受到明显的降低。
因此，在实际加固工程中，应该根据环境条件进行合理的材料选择和施工方案。
CFRP材料加固混凝土梁的内力变形特性
垃
刁
一
一
移
２２ 混凝 土柱 的加 固 ．
碳纤 维布缠绕于混凝土柱 外侧 ， 肜成封 闭的环形 箍带约束 ｒ 混凝土的侧向变形 ， 以提高柱 的承载能力和柱 的轴 比。这种 可
加固方法 的作用原 理为 ： 随着 轴 向压力的增 大 ， 混凝 土拄产生 横 向膨胀 ， 此时外包碳纤维材料对 混凝土产生 侧向约束 。约束 机制 取决于两个 因素 ： 混凝土的膨胀性能和外包碳纤 维材料 的环 向刚 度。它的受力过 程分两个 阶段 ： 混凝 土处 在弹性 阶段 ， 纤维 箍 碳 带环 向应力很小 ， 分界点 存素混 凝土 峰值强 度附３ ２９ ９ １ ．４
７３ １ ． １
７ ９５ ．５
３ ５４ ９
．６ ７ ５ １ ９ ４２ ７８１７ ３ ．９
中， 碳纤维 布单元采用 Ｓ ｅ４ ｈ ｌ １单元进行有 限元 模拟 ，ｈ１ １ ｌ Ｓ ｃ４ 单元 １
１ 碳 纤维材 料应用 于加 固工程 的优 点
材料各 向异性 ， 在垂直方 向材料没有强度 （ 实际取为 １ １６ ， ／０ ）允许
在 １质量轻 且厚度薄 。粘贴后 承量不 到 １０ｋ ／ （ ） ． ｇｍ２ 包括树 脂 施加平面和标准荷载。该单 元每个节 点都有 六个 自由度 ， ｘ， ｙ ｚ方 向上的位移 和绕 三轴 的转动 ， 括 了硬 化和 大变形 。具 ， 包 重量 ）粘贴一层的厚度仅 为 Ｉ０ＨＩ 左打 ， ， ． ＩＩ Ｔ 加固修 补后 ， 不会明显 ｈｌ１ ｌ 并能 较 增加原结构 自重及原构件 尺寸 ， 不会 减 小建筑 物 的使用空 间 ； ） 有 的切 向刚度矩 阵选项 可以使 Ｓｅ４ 单 元用 于大 变形 ， ２
CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能
CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能胡晔;陈力;方秦;郑康;高飞【摘要】碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复.为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸剪切试验研究,得到界面剪应力位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型.分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证.%Carbon fibre reinforced polymer ( CFRP ) has been widely applied in retrofitting and repairing components and structures. To study more about the mechanical property of CFRP retrofitted concrete structures,the quasi-static stretch-shear test was carried out to study the shear-slip performance of CFRP-concrete interface. The shear stress-displacement relationship and strain distribution of CFRP were obtained, and failure modes of the CFRP-concrete interface were observed. The shear-slip failure mechanism of the CFRP-concrete interface was revealed. A refined FE model of the CFRP-concrete interface was established and the simulated results were compared with the test results. It shows that a brittle shear failure occurs in the CFRP-concrete interface,which mainly located in the concrete layer.Theshear resistance of the interface depends on the concrete shear strength.It is difficult to predict the coming failure interface by monitoring the development of CFRP strain in the initial loading stage.Though a non-bond zone was set,a triangle concrete block was still pulled down at the end of the specimen whose size depends on the effective bonding area.CFRP strain increased linearly with the loading around the junction of the bonding zone. The effective bonding length is 51% of the whole bonding length. Numerical results are consistent with the test data,which also validates the FE model.【期刊名称】《南京工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】9页(P19-26,38)【关键词】双剪试验;CFRP-混凝土界面;黏结性能;应变【作者】胡晔;陈力;方秦;郑康;高飞【作者单位】陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007;陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室,江苏南京 210007【正文语种】中文【中图分类】TU317.1;TU375碳纤维增强聚合物(CFRP)编织布材料因其良好的力学性能和施工便利性,广泛应用于混凝土结构的加固和修复,用于抵抗地震、爆炸和冲击等强动载作用。
碳纤维布加固混凝土构件的施工方法及要点
碳纤维布加固混凝土构件的施工方法及要点0 碳纤维加固法简介用碳纤维加固材料修复补强混凝土结构，是近来发展的新型工法，利用碳纤维材料卓越的抗拉强度到达的增强构件承载能力及刚度的目的。
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构表面，与原建筑结构共同作用，以提高混凝土结构的承载能力，达到对建筑物结构的加固、补强目的。
碳纤维CFRP是整个土木工程界使用最为广泛且热门的加固材料，该项加固技术兴起于20世纪80年代，于90年代后期在我国迅速发展起来，国内外很多科研单位和高校就碳纤维CFRP加固混凝土构件这项新技术进行了大量的研究。
随着试验研究的深入，该加固技术的适用范围不断扩大，应用技术不断改进。
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构构件表面，使两者共同工作，提高结构构件的承载能力，由此而达到对建筑物进行加固、补强的目的。
采用碳纤维材料对砼结构进行加固补强的研究始於二十世纪八十年代美、日等发达国家。
阪神赶地震之后，日本许多工程的加固都采用了碳纤维材料。
从二十世纪九十年代后期开始，我国对碳纤维材料在建筑业中的应用与开发的研究逐步深入，目前处于十分活跃的态势。
一施工方法1、加固原理将抗拉强度极高的碳纤维用环氧树脂预浸成为复合增强材料；用环氧树脂粘结剂沿受拉方向或垂直于裂缝方向粘贴在要补强的结构上，形成一个新的复合体，使增强粘贴材料与原有钢筋混凝土共同受力，增大结构的抗裂或抗剪能力，提高结构的强度、刚度、抗裂性和延长性。
粘贴碳纤维结构加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘贴在建筑结构表面，与原建筑结构共同作用，以提高混凝土结构的承载能力，达到对建筑物结构的加固、补强目的。
2、适用范围碳纤维加固法可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
本工艺可用于混凝土结构抗弯、抗剪加固，同时广泛用于各类工业与民用建筑物、构造物的防震、防裂、防腐的补强。
碳纤维布加固技术
浅谈碳纤维布加固技术[摘要]本文简单介绍了碳纤维布加固技术、并举例了其在实际工程中的应用，说明了用碳纤维布加固钢筋混凝土构件是一种行之有效的办法。
[关键词] 碳纤维布；环氧树脂；加固；钢筋混凝土构件一、引言在工业和民用建筑中，钢筋混凝土（rc）结构在长期使用中，由于设计标准偏低、使用载荷提高、环境化学因素引起的性能劣化等原因，一些钢筋混凝土构件需要加固的情况日渐增多，现已成为建筑结构安全评估和安全保障的重要环节。
在各种加固方法中，用碳纤维增强树脂（cfrp）布或板加固钢筋混凝土构件的方法，在20世纪80年代中后期美、日、欧等发达国家应用以来，现已在我国得到迅速的发展和普及。
由于cfrp加固具有很好的比强度、比刚度、耐腐蚀、耐久性强、非磁性、重量轻、耐磨损、抗老化、施工方便和施工工期短等优点，所以现广泛应用于各类工程和民用建筑中。
二、碳纤维布加固技术简介碳纤维布加固技术是利用专用结构胶将碳纤维布粘贴在混凝土表面，形成复合结构，cfrp通过与混凝土之间协同工作，对构件或结构起到加固及改善受力性能的作用。
1. 碳纤维介绍碳纤维是有机纤维在惰性气体中经高温碳化而成的纤维状的碳化合物。
它是由沥青纤维、聚合物纤维或含碳气体制成。
碳纤维根据原料及生产方式的不同，主要分为聚丙烯腈（pan）基碳纤维及沥青基碳纤维。
碳纤维产品包括pan基碳纤维（高强度型）及沥青基碳纤维（高弹性型）。
2. 环氧树脂仅仅依靠碳纤维布本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能，只有通过环氧树脂将碳纤维布粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作，才能达到补强的目的。
因此，环氧树脂的性能是重要的关键之一。
环氧树脂因类型不同而有不同的性能，适应于各个部位的不同要求。
例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用，能渗入到混凝土内一定深度；粘贴碳纤维布的环氧粘贴树脂易于“透”过碳纤维布，使其与混凝土结构有很强粘结力。
碳纤维布工法中使用了底涂、腻子、浸渗粘着树脂等三种环氧树脂。
高延性混凝土在结构加固应用中的研究进展
引言老旧建筑维修加固后继续使用，不仅可以节省人力物力资源，还可以一定程度上解决建筑垃圾对环境的污染，践行可持续发展原则。
针对结构老化、使用功能变更等问题，目前已有技术规范对常用的加固方法作出了相应的规定，FRP（Fiber Reinforced Plastic）常被用于结构加固，然而现有的补强加固方法并没有从根本上解决混凝土材料的脆性和带裂缝工作的特性，有些方法还存在施工困难等问题。
现有的纤维复合材料加固也因造价高、材料利用率较低等问题，其应用并不是十分广泛，所以找到一种理想经济的新型材料弥补现有的不足，成为当下一项有意义的研究方向。
由于混凝土材料在抗震、抗冻、抗裂等方面都存在很多不足，虽然如今混凝土依然是应用最广泛的建筑材料，但由于其本身的脆性，目前需要研究出一种材料既能继承其优点又能改善其缺点。
高延性水泥基复合材料ECC（Engineered Cementitious Composites）在拉伸和剪切作用下呈现多裂缝同时开展和应变硬化特征，很大程度上弥补了混凝土材料的缺点，具有延展性高、抗疲劳性强、韧性大和抗裂性好等优点[1]。
基于ECC制备理论，有学者制备了高延性混凝土（HDC）并系统地研究了其力学性能。
相较于普通混凝土，HDC自身的诸多优点，在建筑工程和结构构件加固修护方面具有广泛的应用前景。
1、HDC构件的力学性能邓明科等[2]对高延性纤维混凝土的抗压强度开展试验，结果表明，在高延性纤维混凝土的纤维侨联作用下，试块的拉伸变形受到限制，致使其强度比值系数较RC有所增加，并且韧性和变形能力增加，破坏后形态完好。
在原有理论基础上，考虑高延性纤维混凝土材料自身特性，给出其抗压强度标准值计算方法；与普通混凝土大偏压柱相比，HDC大偏压柱具有良好的抗裂性能，且当偏心距加大时，伴随着承载能力的降低其延性明显提升。
在考虑高延性混凝土受拉作用的前提下，推导出HDC偏压构件的承载力计算公式。
董志芳等[3]开展并统计了49组纤维织物增强HDC试件的单轴拉伸试验结果，试验表明，配网率和掺入PVA一方面可以提高混凝土试块的极限强度，同时也可以改善其变形能力，掺量越大提升越明显。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CFRP， 关键词： 混凝土， 界面剥离 TU311 中图分类号：
0
引言
在 CFRP 加固混凝土结构中， 两者界面的良好粘结是保证两 极限拉应变远大 种材料共同作用的基础 。 CFRP 的抗拉强度高、 于混凝土的 极 限 应 变， 在 CFRP—混 凝 土 结 构 中 一 般 不 会 产 生 CFRP 的受拉破坏。CFRP 加固混凝土构件由于是在原有钢筋混 有关试验表明， 其破坏模式有适 凝土构件的基础上增加 CFRP 的， ［1 ］ 超筋梁以及由界面粘结强度不足导致产生剥离破坏 。其 筋梁、 中， 界面破坏是应该避免的 。
τ = τf δ 0 ≤ δ ≤ δ1 δ1 τ = τ f δ f － δ δ0 ＜ δ ≤ δ f δ f － δ1 τ =0 δ ＞ δf
τｆ Gｆ 0 δｆ a ） δ 0 b ） τｆ Gｆ δｆ δ 0 τｆ
（ 1）
3
剥离模型的建立
基于试验研究， 本文的理论分析建立在如下假设基础上： 1 ） CFRP 是均质、 线弹性材料； 2 ） 混凝土是非均质、 非线性材料； 3 ） 胶层的厚度忽略不计， 只传递 CFRP 与混凝土之间的剪应
MPa； G f 为界面断裂能， 其中， τ f 为界面剪切强度， 是界面粘 结—滑移曲线所包围的面积， 其表达式如式（ 10 ） 所示。 其中， λ 为参数， 用式（ 11 ） 表达：
2 λ =
G f = 0 ． 09槡 f cu
（ 10 ）
4
结语
槡
本文对 CFRP—混凝土界面剥离破坏的力学性能进行了研 究， 分析了影响因素， 建立了界面剪切的基本力学模型， 提出了面 内剪切剥离承载力的计算表达式 。 参考文献： ［ 1］ Taljsten B． ． Plate bonding: strengthening of existing concrete structures with epoxy bonded plates of steel or fiber reinforced
2 bf τf 1 （ + ） 2Gf Ef tf bc Ec tc
（ 11 ）
把式（ 1 ） 代入式（ 8 ） 可得： 当 0 ≤δ≤δ1 时： d2 δ － λ2 1δ = 0 d x2 当 δ1 ＜ δ ＜ δ f 时： d2 δ 2 + λ2 2 δ = λ2 δ f d x2 mm。 其中， δ f 为最大滑移， 2 Gf τf 2 2 = λ1 = λ δ1 τ f δ1
1
界面粘结滑移模型
界面的剥离强度模型和粘结 —滑移模型是关键问题。 通过 研究比较， 本文采用了如图 1 所示的界面粘结—滑移模型， 由线 表达式如式（ 1 ） 所示。 性上升段和线性下降段组成，
。
6 ） CFRP 粘贴端部的约束。 5］ 文献［ 表明， 与其他部位相比， 在角部区域的粘结强度要 9］ 的面内剪切试验表明， 当粘结长度超过一定值 小。同时文献［ 后， 角部的局部粘结—滑移不会对剥离承载力产生明显影响 。
τ = f （ δ） GPa； δ 为界面滑移， 为 CFRP 和混凝土的相对位移， 即： δ = uf － uc 将式（ 3 ） ～ 式（ 6 ） 代入式（ 2 ） ， 得： d2 δ 2 G f 2 － λ f （ δ） = 0 d x2 τ2 f
E c 为混凝土的弹性模量， GPa； E f 为 CFRP 的弹性模量， 其中， （ 7）
（Байду номын сангаас8）
14 收稿日期： 2012-07作者简介： 张 辉（ 1979- ） ， 男
· 52·
第 38 卷 第 28 期 2012 年10 月
山
2
西
（ 9）
建
筑
L≥ L e βL = 1， L e = 1 ． 15 Ef tf f cu 槡 （ 26 ） （ 27 ）
σf =
τf dδ 2 G f t p λ2 d x
第 38 卷 第 28 期 2012 年10 月 文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 28-0051-03
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 28 Oct． 2012
· 51·
CFRP 加 固 混 凝 土 结 构 的 界 面 力 学 性 能 研 究
张 辉
τｆ Gｆ 0 δ1 e ） δｆ δ
bc ， t c 分别为混凝土的宽度和厚度， mm。 其中， σf = Ef σc = Ec du f dx du c dx （ 4） （ 5） （ 6）
图1
CFRP 与混凝土的界面粘结—滑移模型
2
影响界面剥离承载力的参数
文献表明， 影响界面剥离承载力的参数包括混凝土强度 、 粘 CFRP 片材刚度、 宽度比、 胶层和 CFRP 粘贴位置以及端 结长度、 部的约束等。 1 ） 混凝土强度。 说明混凝土强度直接影响剥离承载力 混凝土中， 2 ） 粘结长度。 界面施工质量良好的结构破坏时剥离发生在粘结界面下的 ［25 ］ 。
1
刘洪宇
2
段振忠
3
（ 1． 沈阳工业大学后勤处， 辽宁 沈阳 110178 ； 2． 大连亿达房地产股份有限公司， 辽宁 大连 116021 ； 3． 河南省辉县市建设局， 河南 辉县 453600 ）
摘
要： 基于界面剥离破坏机理， 对影响界面力学性能的有关参数进行了深入分析， 揭示了影响界面剥离性能的主要因素， 提出了 界面粘结—滑移本构模型及受弯加固剥离承载力的实用计算表达式， 为 CFRP 加固混凝土结构技术的设计方法提供了参考 。 文献标识码： A 界面粘结存在一个临界锚固长度 L e ， 当粘结长度小于 L e 时， 剥离承载力随粘结长度的增加而提高 。 3 ） CFRP 片材刚度。 较大的 CFRP 片材刚度有助于界面粘结应力更均匀的传递， 可降低加载点附近的粘结应力集中 。 4 ） 宽度比。 在一定范围内， 剥离承载力随混凝土块体宽度 b c 与 CFRP 片 材宽度 b f 之比的增大而提高。 5 ） 胶层强度。 软胶层可提高界面剥离承载力
力；
Gｆ δｆ c ） δ
4 ） 构件横截面上的 CFRP 及混凝土中只有均匀分布的正应 uc 。 力 σf ， σ c 和均匀的位移 u f ， 基于以上假设， 由静力平衡可得： dσ f τ － =0 dx tf σf tf bf + σc tc bc = 0 （ 2） （ 3）
τｆ Gｆ 0 d ） δｆ δ