图1 抗弯加固剥离破坏的类型
梁受剪承载力不足时 , 斜裂缝的张开不仅使梁底 FRP 片材与混凝土界面之间产生切向粘结应力 , 而且 斜裂缝两侧的相对剪切错动还会使梁底 FRP 片材与混 凝土界面产生法向拉应力 ,导致切向粘结强度降低 , 显 著降低斜裂缝附近界面的剥离承载力 , 同时还伴随梁 的受剪破坏 .这种剥离破坏称为关键斜裂缝引起的剥 离破坏 ,具有较大的脆性 [11213 ] .在对混凝土梁进行抗 弯加固时 ,应同时保证加固后梁的抗剪承载力不低于 其抗弯承载力 .因此 , 即使在实施 FRP 片材抗弯加固 后 ,原梁的抗剪承载力足够的情况下 , 也应在梁底 FRP 片材延伸长度范围内按构造要求设置 FRP2U 型箍 . 113 中部裂缝剥离破坏 梁底粘贴 FRP 片材加固梁受弯裂缝的张开 , 势必 在裂缝两侧引起 FRP 片材与混凝土界面间产生很大的 界面粘结剪应力 ,导致的剥离破坏 ,称为中部裂缝引起 的剥离破坏 [6 ] .目前对这种剥离破坏是还没有很好的
1) 清华大学土木工程系 , 北京 ,100084 ; 2) 香港理工大学土木工程 系 ;3) 英国爱丁堡大学工程与环境研究院 . 3 国家自然科学重点基金项目 (50238030) ; 国家自然科学基金2英国 皇家学会国际合作项目 ( IS 16657) 资助 .
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构造措施予以避免[2 ] .国内外的研究都表明 [224 ] , 即便 位置的长度 ( mm) ;β 为 FRP 片材宽度影响系数 ; bf 为 w 拉强度平均值 ( MPa) . ε,IC = ( 0. 492∏ f τ = 1. 5β f t max w β = w
( 2. 25 - bf ∏bc ) ∏ 1. 25 + bf ∏bc ) (
Ef tf - 0. 2∏ d ) β f td L w Ef tf - 0. 086∏ d ) τ L max
采用各种附加锚固手段 , 在 FRP 片材粘贴厚度较大的 情况下 ,仍然不能完全避免中部裂缝剥离破坏 . 根据清华大学和香港理工大学的研究[2 ,3 ] , 基于 对 FRP 片材2混凝土界面剥离性能和对国内外 80 根未 布置任何附加锚固措施 , 并最终产生中部裂缝剥离破 坏的试验梁的研究 , 提出中部裂缝剥离破坏的 FRP 片 材的控制应变计算公式如下 :
( 1a) ( 1b) ( 1c)
x M ≤ω c bx h0 f + σ ,md Af ( h - h0 ) f 2 ω f c bx = f y A s + σ ,md Af f
( 3a) ( 3b) ( 3c) ( 3d)
σ f ,md = min{ f fd , Efε ,m1 , Efε ,m2 } fe fe ω ε = 0. 7 + 0. 3ε ,m2∏ fe ,m1 fe
x =
式中 : b , h 为截面宽度和高度 ; h0 为截面的有效高度 ;
x 为等效矩形应力图混凝土受压区高度 ; A s 为受拉钢
筋截面面积 ; Af 为受拉 FRP 片材的截面面积 ; f c 为混 凝土轴心抗压强度设计值 ; f y 为受拉钢筋和受压钢筋 的抗拉 , 抗压强度设计值 ;σ ,md 为达到受弯承载力极限 f 状态时 ,受拉 FRP 片材的拉应力设计值 ; f fd 为 FRP 片材 的抗拉强度设计值 ;ε ,m1 为受压边缘混凝土达到极限 fe 压应变时 FRP 片材的有效拉应变 ,按式 ( 4) 计算 . ( 4a) f c bx = f y A s + Efε ,m1 Af fe
0. 8ε cu ε + ε ,m1 h cu fe ( 4b)
式中 : Ef 为 FRP 片材的弹性模量 , 按名义厚度或截面 面积所测定的弹性模量确定 ; tf 为 FRP 片材的总有效 厚度 ( mm) ; L d 为 FRP 片材从其充分利用截面到截断
FRP 片材的宽度 ; bc 为混凝土梁底宽度 ; f t 为混凝土抗
式中 ,ε ,m2 为 FRP 片材与混凝土界面产生剥离或粘结 fe 破坏时 FRP 片材的有效拉应变 , 对于 FRP 片材 , 按式 ( 2) 计算 ,且不应小于 015ε ,m1 ;ω 为发生中部弯曲裂缝 fe 剥离破坏时 ,受压区混凝土等效应力图形的折减系数 , 根据计算分析 ,可近似按式 ( 3d) 确定 .与国内外 80 个 中部弯曲裂缝剥离破坏的试验结果对比 ( 见图 2 ) 表 明 ,该公式计算结果具有较高的精度 ,且安全可靠 .

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