论文部分内容阅读
利用纤维薄板加固砼构件以增加其延性和承载力是近年来国内外迅速发展起来的一种新型补强技术,它已日益广泛地应用于道路、桥梁、土木工程等领域。多年来,关于纤维薄板加固钢筋砼构件的承载力、破坏机理及纤维板的增强效果等问题一直是国内外研究的热点,但是目前的研究多局限于纤维加固的工程应用和实验分析。本文借鉴复合材料力学方法,首先建立一种研究碳纤维加固砼梁在四点弯曲荷载作用下的多重开裂和裂缝宽度问题的分层剪滞模型和裂缝开裂准则,首次定量求出了裂纹宽度和裂纹密度与施加荷载之间的关系。然后采用复合材料力学中的剪滞理论和统计断裂理论,研究了四点弯曲碳纤维加固砼梁在板断裂模式下及各种界面破坏模式下的应力重新分布和极限承载力。本文旨在揭示纤维增强砼构件的弯曲破坏机理,为纤维薄板增强砼构件的优化设计提供理论依据,并为此类构件的弯曲破坏分析开辟一种新的研究途径和方法。本文主要完成了下述研究工作:
1.借鉴复合材料力学的分析方法,建立一种分层剪滞模型并作出一些合理的假定,研究了碳纤维片材加固钢筋砼梁在四点弯曲荷载作用时纯弯段下部钢筋保护层中的裂缝性状问题,首次定量求出了裂纹宽度和裂纹密度与施加荷载之间的关系。得到了与试验较为吻合的结果。本文为此类构件的开裂性状问题提供了一种新的研究途径和方法。
2.对四点弯曲荷载作用下含微裂缝的纤维片材加固钢筋砼梁,建立一种计及板中纤维发生逐步断裂和纤维板与砼梁跨中界面发生破坏的分层剪滞模型,并采用复合材料力学中的细观统计破坏理论,研究了板断裂模式下的应力重新分布和极限承载力,定量获得了应力集中、纤维板与砼梁之间的界面破坏区长度和极限承载力与界面剪切强度的关系。结果表明:应力集中随界面剪切强度的增加而增加;界面破坏区长度随界面剪切强度的增加而减小;极限承载力随界面剪切强度的增加是先增大后减小;适宜的界面黏结,极限承载力最高。
3.在上述研究的基础上,进一步研究了计及多种界面破坏的承受四点弯曲荷载作用的碳纤维板和玻璃纤维板加固砼构件在板断裂模式下的应力重分布和极限承载力。最后将本文结果与实验结果进行比较,从而验证了本文模型及分析方法的正确性和可靠性。