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建筑结构长期在自然环境和使用环境的双重作用下,其整体性能将会逐渐变差,这是不可逆转的客观规律。采用CFRP片材进行混凝土梁抗弯加固已逐渐成为工程界关注的热点问题。该方式主要是通过胶层传递剪应力和正应力以达到共同工作的目的。由于弯曲或弯剪裂缝的存在,经常发生早期的破坏模式--剥离破坏。如何防止剥离破坏的发生成为研究应用CFRP加固混凝土技术中的关键问题。
本文文研究了裂缝的存在对CFRP加固RC梁受力性能的影响。通过试验方法设计9根预制裂缝的钢筋混凝土梁,在只粘贴一层碳纤维布的状况下进行四点弯曲试验。分别研究裂缝的位置、宽度、条数、间距的变化对CFRP加固混凝土梁力学性能的影响。主要考察不同裂缝下梁的开裂荷载、极限荷载、跨中挠度、破坏模式、裂缝附近碳纤维布应力分布、碳纤维布加固后原有的预制裂缝以及新裂缝的发展情况,并对试验现象进行分析。试验结果表明:和无预制裂缝梁相比,所有带预制裂缝的梁加固后其承载能力以及梁的延性性能均有不同程度的降低。不同位置的裂缝对加固后性能的影响差别较大。随着跨中预制裂缝宽度的增大CFRP加固钢筋混凝土梁的塑性减少。与裂缝间距大的梁相比,裂缝间距小的梁其剥离荷载较大,承载力较有所提高。建立了外贴CFRP加固钢筋混凝土梁纯弯段内相邻裂缝间粘结性能的简化理论模型,利用解析模型预测了各级荷载作用下外贴CFRP加固钢筋混凝土梁中的CFRP应变分布情况,并与试验结果进行了比较。结果表明当粘结----滑移关系控制参数取值得当的情况下模型预测结果能与试验结果较好地吻合,说明该模型用于构件中CFRP----混凝土粘结界面性能的研究是合适的。通过大型有限元软件ABAQUS建立有限元模型进行非线性有限元数值模拟计算,研究CFRP加固RC梁中裂缝的不同位置对剥离应力分布的影响,研究结果表明:界面的剥离破坏主要由界面剪应力控制,当界面出现正的正应力会降低剥离破坏荷载。裂缝宽度的增大使得裂缝附近剪应力增加,裂缝两侧混凝土面的相对错动使胶层界面出现正应力。荷载作用位置处剪力与弯矩最大,因此,该处裂缝是界面发生剥离的最危险裂缝。