存在薄弱界面的碳纤维布加固钢筋混凝土梁剥离破坏研究

摘要

实际工程中,使用碳纤维布材料(CFRP)对锈蚀钢筋混凝土梁进行受弯加固,主要有直接贴布和置换混凝土保护层后再粘贴纤维布加固两种可选方式。无论采用哪种方式,都会由于锈胀裂缝或新旧混凝土粘结问题在加固梁纵筋位置中形成薄弱界面。形成的薄弱界面,极有可能影响加固梁碳纤维布的剥离破坏行为。现有关于碳纤维布剥离行为的研究尚无考虑此种薄弱界面的报道,该问题具有较大的研究意义。本文基于试验研究的手段,共设计13根带有这两种类似水平薄弱界面的CFRP布加固钢筋混凝土梁试件,受弯加载下进行剥离试验,变化了界面粘结强度、碳纤维布加固量、保护层厚度、U型箍约束等参数。
　　研究结果表明,两种类型的薄弱界面的存在易导致中部保护层剥离过早发生,并向端部发展,削弱了加固体系的整体性,无约束条件下纵向 CFRP发生整体剥离。界面削弱越严重,加固量越大,保护层厚度越小,界面剪切传递能力越弱,剥离破坏越易发生和发展。U形箍约束能防止纵向CFRP整体剥离破坏,保证其有效受力,但不能完全防止局部剥离沿薄弱界面发展,易导致纵向 CFRP在复合受力条件下过早断裂,且存在较高的端部锚固破坏的风险。
　　另外比较了材性试验CFRP剥离、加固梁剥离在破坏过程、破坏机理上的异同。总结了现有文献中剥离相关计算模型,经试算后比较了各模型的精确度;结合试验及这些计算理论,探索性地给出考虑薄弱界面存在时的加固梁受弯承载力计算方法。

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1 概述

1.1混凝土结构加固

1.2碳纤维材料在混凝土结构加固中的应用和发展

1.3碳纤维布加固钢筋混凝土梁的剥离破坏

1.4加固梁中薄弱界面的产生原因

1.5本文的研究意义和主要研究内容

2试验方案及试验过程

2.1剥离试验方案

2.2材料性质

2.3薄弱界面设置及特性测试方法

2.4 混凝土梁加固方案与流程

2.5 加载方案与测点布置

2.6本章小结

3试验结果及其分析

3.1材性试验结果

3.2薄弱界面力学特性结果

3.3剥离试验结果

3.4剥离试验结果分析

3.5 本章小结

4剥离比较分析及建议的计算模型

4.1材性试验剥离

4.2普通碳纤维布加固梁剥离

4.3存在薄弱界面的加固梁剥离

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

附录Ⅰ 攻读学位期间发表的学术论文

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