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FRP复合钢筋混凝土结构阻裂增强的有限元分析与试验研究

黄锋  
【摘要】: 基于断裂力学阻裂原理而提出来的FRP复合钢筋混凝土结构,突破了FRP加固旧结构的传统思路,是“阻”的裂纹控制新方法的基本实现型式。 本文基于断裂力学原理,分析了FRP阻裂增强层(下称FRP层)的两条断裂力学机理:即集中闭合力和把边裂纹变成了内部偏心裂纹的阻裂机理,采用有限元方法对FRP层厚度、弹性模量、剥离长度以及钢筋联合作用等影响阻裂增强效果的相关因素进行了分析,并通过试验验证。得到的主要结论有:1.在不同的裂纹高度下,对素混凝土、FRP复合素混凝土、钢筋混凝土、FRP复合钢筋混凝土小梁进行断裂力学有限元分析,得到了含有阻裂增强材料的混凝土结构的裂纹扩展到截面一定高度时就趋于稳定的重要结论(随阻裂材料的弹性模量、厚度、剥离长度的变化有波动);2.分析了FRP层界面剥离、荷载变化时FRP复合混凝土结构的阻裂增强效果,得到了FRP层的界面剥离后竖向裂纹的应力强度因子增大较快、界面剥离后竖向裂纹更加容易扩展的结论。3.通过不同材质、不同厚度、不同粘贴形式的FRP复合钢筋混凝土小梁试验,验证了FRP复合钢筋混凝土结构的阻裂增强效果,试验结果与理论分析及有限元分析所得出的结论吻合。


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