外贴式CFRP加固钢筋混凝土梁耐火极限及火灾受弯性能研究

摘要

碳纤维加强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP）是一种性能优越的新型加固材料，广泛应用于钢筋混凝土结构加固领域。其中最常见的加固形式是外贴式加固（Externally Bonded Reinforced，EBR）。但是CFRP的抗火性能较差，这严重阻碍了该技术在土木工程领域的推广和应用。因此，研究EBR-CFRP加固结构的抗火性能，形成一套成熟的抗火设计理论，对该技术的发展至关重要。 本文使用 ABAQUS 软件建立了热-力学耦合有限元模型，引入了高温下CFRP-混凝土的粘结-滑移本构关系，成功模拟了高温下 EBR-CFRP 加固钢筋混凝土梁剥离破坏的全过程，并得到了CFRP-混凝土接触面的平均粘结剪应力和滑移随受火时间的变化规律，其中粘结剪应力受温度的影响较小，受外荷载及粘结长度的影响较大；滑移的起始时刻与温度场分布有关，受外荷载的影响较小。同时利用有限元软件进行了大量参数化分析，发现荷载比、防火板厚度、粘结长度、受火条件以及端部约束形式对构件的耐火极限均有较大影响，其中在CFRP片材两端设置锚固压条可以有效增大CFRP-混凝土的粘结性能，提高构件耐火极限。最后在大量有限元分析基础上，提出了 EBR-CFRP 加固钢筋混凝土梁耐火极限的回归预测公式，可以为工程设计提供方便。 另外，本文同时建立了截面热传递有限元模型，分析了影响截面温度场的主要因素，提出了采用“等效混凝土层法”来预测带有防火板的梁横截面温度场的新方法。在此基础上，建立了火灾下 EBR-CFRP 加固钢筋混凝土梁的力学模型，计算了其抗弯承载力随受火时间的变化规律，并与外荷载比较估算出构件的耐火极限，为EBR-CFRP加固钢筋混凝土梁的抗火设计提供参考。

目录

第一个书签之前