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碳纖維加固梁的破壞形態(tài)分析

來源:m.mlaxcs.com         發(fā)布時間:2020-11-26 返回列表
       2020年11月26日,隨著建筑業(yè)的發(fā)展,對混凝土結(jié)構(gòu)加固的重要性也日益突出。舊有建筑存在承載力不足或使用功能改變等狀況,因此必須對混凝土加固效果及影響結(jié)構(gòu)加固的因素作深入研究。今日,加固公司小編先來聊一聊---碳纖維加固梁的破壞形態(tài)。
        國內(nèi)外大量試驗結(jié)果表明,碳纖維加固梁的破壞形態(tài)有以下五種:

        當(dāng)原結(jié)構(gòu)配筋量很高或碳纖維加固過量,構(gòu)件受力后在受拉鋼筋達到屈服前(或剛過屈服不久時),受壓區(qū)混凝土先壓壞。此時CFRP復(fù)合材的應(yīng)力僅達到設(shè)計強度的1/10左右,其強度遠未得到充分發(fā)揮,加固的經(jīng)濟效益低,且破壞時顯脆性性質(zhì),應(yīng)予以避免。用限制相對受壓區(qū)高度ξbf和CFRP的加固量來控制。

       當(dāng)原結(jié)構(gòu)配筋量適中,采用CFRP加固補強后,結(jié)構(gòu)受拉區(qū)鋼筋先屈服,然后中和軸上升,裂縫開展,受壓區(qū)高度變小,然后受壓區(qū)混凝土壓壞,而此時CFRP的拉應(yīng)力較高,但未達到設(shè)計強度和容許應(yīng)變。
      當(dāng)原結(jié)構(gòu)配筋量較少且CFRP片材配置量也較少時,梁受彎開裂后裂縫條數(shù)較少,裂縫間距較長,而受拉區(qū)混凝土應(yīng)變集中反應(yīng)在某一兩條裂縫時,當(dāng)受拉鋼筋屈服后,CFRP應(yīng)力很快達到設(shè)計應(yīng)力fcf和容許應(yīng)變[εcf],繼而超過fcf且相應(yīng)應(yīng)變達到極限拉應(yīng)變拉斷,而此時受壓區(qū)混凝土尚未壓壞,它類似于少腸梁的破壞形態(tài)。
       由于碳纖維為彈性材料,應(yīng)力---應(yīng)變曲線為直線分布,碳纖維拉斷較突然,屬于脆性破壞特征。但破壞之前裂縫較寬,有破壞前兆,仍屬允許設(shè)計的范疇,稱適筋破壞情況Ⅱ。
        碳纖維片材的極限拉應(yīng)變?yōu)?5000~20000με,破壞時呈脆性,為了保證加固后受彎構(gòu)件有足夠的安全儲備,設(shè)計中取碳纖維片材的極限應(yīng)變小于10000με,設(shè)計抗拉強度指標不超過2000~2500MPa。
       混凝土保護層剪切受拉剝離破壞
       混凝土簡支梁在梁底粘碳纖維加固時,靠近支座處的碳纖維片材端部,平行于梁底平面處的混凝土層、膠層和碳纖維層中,剪應(yīng)力ζ和正應(yīng)力σ(剝離應(yīng)力)有明顯的應(yīng)力集中。
       在這三種材料中,膠層中的應(yīng)力集中更高,其剪應(yīng)力集中系數(shù)為6~10。與梁底平面垂直方向的正應(yīng)力σ,也存在嚴重的應(yīng)力集中,端部出現(xiàn)很大的正剝離(扯離)應(yīng)力,正剝離應(yīng)力很快衰減下來變成負應(yīng)力(擠壓),然后恢復(fù)到應(yīng)力為零。
       用有限元分析表明,剝離應(yīng)力σz應(yīng)力集中的范圍為兩倍梁高左右。當(dāng)纖維片材端部粘結(jié)錨固強度不夠或混凝土保護層強度太低時,可能出現(xiàn)剪切受拉剝離破壞。
        粘結(jié)破壞
        當(dāng)粘貼碳纖維片材施工不當(dāng)、錨固長度不足或粘膠材料強度太低時,會出現(xiàn)膠層的粘結(jié)失敗,導(dǎo)致CFRP與混凝土基層間的粘結(jié)剝離,使CFRP的高強度性能得不到充分發(fā)揮而發(fā)生粘結(jié)破壞,此種破壞呈脆性性質(zhì)。
      對于第四、五兩種破壞形態(tài),在加固時,通過構(gòu)造措施和對材料物理力學(xué)性質(zhì)的檢測加以防止;對于第二、三種破壞形態(tài),需要在加固設(shè)計時,提前驗算其受彎加固構(gòu)件正截面承載力。在以后的推送中,小編會繼續(xù)跟大家聊碳纖維受彎構(gòu)件正截面的計算等相關(guān)內(nèi)容,一起來討論哦!

聯(lián)系人:劉經(jīng)理                                                         

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