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    天津碳纤维加固梁的破坏形态分析

    时间:2020-05-09 09:39:50 来源: 点击:73482次

           随着建筑业的发展,对混凝土结构加固的重要性也日益突出。旧有建筑存在承载力不足或使用功能改变等状况,因此必须对混凝土加固效果及影响结构加固的因素作深入研究。今日,加固公司小编先来聊一聊---碳纤维加固梁的破坏形态。

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            国内外大量试验结果表明,碳纤维加固梁的破坏形态有以下五种:


            当原结构配筋量很高或碳纤维加固过量,构件受力后在受拉钢筋达到屈服前(或刚过屈服不久时),受压区混凝土先压坏。此时CFRP复合材的应力仅达到设计强度的1/10左右,其强度远未得到充分发挥,加固的经济效益低,且破坏时显脆性性质,应予以避免。用限制相对受压区高度ξbf和CFRP的加固量来控制。


           当原结构配筋量适中,采用CFRP加固补强后,结构受拉区钢筋先屈服,然后中和轴上升,裂缝开展,受压区高度变小,然后受压区混凝土压坏,而此时CFRP的拉应力较高,但未达到设计强度和容许应变。

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          当原结构配筋量较少且CFRP片材配置量也较少时,梁受弯开裂后裂缝条数较少,裂缝间距较长,而受拉区混凝土应变集中反应在某一两条裂缝时,当受拉钢筋屈服后,CFRP应力很快达到设计应力fcf和容许应变[εcf],继而超过fcf且相应应变达到极限拉应变拉断,而此时受压区混凝土尚未压坏,它类似于少肠梁的破坏形态。


           由于碳纤维为弹性材料,应力---应变曲线为直线分布,碳纤维拉断较突然,属于脆性破坏特征。但破坏之前裂缝较宽,有破坏前兆,仍属允许设计的范畴,称适筋破坏情况Ⅱ。


            碳纤维片材的极限拉应变为15000~20000με,破坏时呈脆性,为了保证加固后受弯构件有足够的安全储备,设计中取碳纤维片材的极限应变小于10000με,设计抗拉强度指标不超过2000~2500MPa。


           混凝土保护层剪切受拉剥离破坏


           混凝土简支梁在梁底粘碳纤维加固时,靠近支座处的碳纤维片材端部,平行于梁底平面处的混凝土层、胶层和碳纤维层中,剪应力ζ和正应力σ(剥离应力)有明显的应力集中。


           在这三种材料中,胶层中的应力集中最高,其剪应力集中系数为6~10。与梁底平面垂直方向的正应力σ,也存在严重的应力集中,端部出现很大的正剥离(扯离)应力,正剥离应力很快衰减下来变成负应力(挤压),然后恢复到应力为零。


           用有限元分析表明,剥离应力σz应力集中的范围为两倍梁高左右。当纤维片材端部粘结锚固强度不够或混凝土保护层强度太低时,可能出现剪切受拉剥离破坏。

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            粘结破坏


            当粘贴碳纤维片材施工不当、锚固长度不足或粘胶材料强度太低时,会出现胶层的粘结失败,导致CFRP与混凝土基层间的粘结剥离,使CFRP的高强度性能得不到充分发挥而发生粘结破坏,此种破坏呈脆性性质。


           对于第四、五两种破坏形态,在加固时,通过构造措施和对材料物理力学性质的检测加以防止;对于第二、三种破坏形态,需要在加固设计时,提前验算其受弯加固构件正截面承载力。在以后的推送中,小编会继续跟大家聊碳纤维受弯构件正截面的计算等相关内容,一起来讨论哦!


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