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        天津碳纖維加固梁的破壞形態分析

        時間:2020-05-09 09:39:50 來源: 點擊:44232次

               隨著建筑業的發展,對混凝土結構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構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。

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                國內外大量試驗結果表明,碳纖維加固梁的破壞形態有以下五種:


                當原結構配筋量很高或碳纖維加固過量,構件受力后在受拉鋼筋達到屈服前(或剛過屈服不久時),受壓區混凝土先壓壞。此時CFRP復合材的應力僅達到設計強度的1/10左右,其強度遠未得到充分發揮,加固的經濟效益低,且破壞時顯脆性性質,應予以避免。用限制相對受壓區高度ξbf和CFRP的加固量來控制。


               當原結構配筋量適中,采用CFRP加固補強后,結構受拉區鋼筋先屈服,然后中和軸上升,裂縫開展,受壓區高度變小,然后受壓區混凝土壓壞,而此時CFRP的拉應力較高,但未達到設計強度和容許應變。

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              當原結構配筋量較少且CFRP片材配置量也較少時,梁受彎開裂后裂縫條數較少,裂縫間距較長,而受拉區混凝土應變集中反應在某一兩條裂縫時,當受拉鋼筋屈服后,CFRP應力很快達到設計應力fcf和容許應變[εcf],繼而超過fcf且相應應變達到極限拉應變拉斷,而此時受壓區混凝土尚未壓壞,它類似于少腸梁的破壞形態。


               由于碳纖維為彈性材料,應力---應變曲線為直線分布,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,仍屬允許設計的范疇,稱適筋破壞情況Ⅱ。


                碳纖維片材的極限拉應變為15000~20000με,破壞時呈脆性,為了保證加固后受彎構件有足夠的安全儲備,設計中取碳纖維片材的極限應變小于10000με,設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,剪應力ζ和正應力σ(剝離應力)有明顯的應力集中。


               在這三種材料中,膠層中的應力集中更高,其剪應力集中系數為6~10。與梁底平面垂直方向的正應力σ,也存在嚴重的應力集中,端部出現很大的正剝離(扯離)應力,正剝離應力很快衰減下來變成負應力(擠壓),然后恢復到應力為零。


               用有限元分析表明,剝離應力σz應力集中的范圍為兩倍梁高左右。當纖維片材端部粘結錨固強度不夠或混凝土保護層強度太低時,可能出現剪切受拉剝離破壞。

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                粘結破壞


                當粘貼碳纖維片材施工不當、錨固長度不足或粘膠材料強度太低時,會出現膠層的粘結失敗,導致CFRP與混凝土基層間的粘結剝離,使CFRP的高強度性能得不到充分發揮而發生粘結破壞,此種破壞呈脆性性質。


               對于第四、五兩種破壞形態,在加固時,通過構造措施和對材料物理力學性質的檢測加以防止;對于第二、三種破壞形態,需要在加固設計時,提前驗算其受彎加固構件正截面承載力。在以后的推送中,小編會繼續跟大家聊碳纖維受彎構件正截面的計算等相關內容,一起來討論哦!


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