弯曲裂缝引起FRP混凝土界面剥离的数值分析

摘要

目的 找出混凝土裂缝扩展对纤维增强材料FRP与混凝土界面粘结性能的影响规律.方法 基于断裂力学理论,采用商业软件ANSYS中的界面单元模型(Cohe-sive Zone Model CZM),模拟素混凝土梁跨中Ⅰ型裂缝扩展以及FRP与混凝土界面Ⅱ型裂缝的扩展过程.结果 随着混凝土裂缝的扩展,加固梁承载力出现两个峰值:第一个峰值出现在混凝土宏观裂缝扩展的起始点,此时FRP布的应力低于500 MPa,FRP与混凝土界面切应力在混凝土裂缝附近较大,其余部分切应力及界面滑移量基本为零,界面处于完全粘结状态.第二个峰值出现在FRP与混凝土界面发生剥离时刻,之后界面剥离从混凝土跨中裂缝位置向梁端部扩展,加固梁的承载力保持在第二个峰值上,FRP布应力达到1 480 MPa,界面粘结切应力及滑移量向FRP端部移动,跨中完全剥离的界面,切应力降为零,滑移量保持不变.结论 计算得到的荷载随混凝土开裂的变化趋势及峰值荷载与试验值吻合较好,说明笔者提出的数值模拟方法能较准确地预测CFRP加固带缝混凝土梁的承载力.