CFRP加固混凝土结构的界面力学性能

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
（ 8）
14 收稿日期： 2012-07作者简介： 张 辉（ 1979- ） ， 男
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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
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 ］ 。
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
［3 ， 6， 7 ］
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 。
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 。
力；
Gｆ δｆ c ） δ
4 ） 构件横截面上Hale Waihona Puke Baidu 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
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
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
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CFRP 加 固 混 凝 土 结 构 的 界 面 力 学 性 能 研 究
张 辉
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）
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