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玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部粘结剪应力试验研究及端部应力分析

玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁端部粘结

剪应力试验研究及端部应力分析

王文炜

赵国藩 李 果

(东南大学)

(大连理工大学)

摘要:进行了7根玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁剥离试验研究。试验结果表明,玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁抗弯承载力显著提高,发生剥离破坏的试验梁极限荷载相对地有所降低。根据试验结果,建立了纤维布端部粘结剪应力的试验分析方法,并对粘结剪应力的分布进行了分析。建立了纤维布端部粘结剪应力、剥离正应力及剥离荷载的计算方法,分析了参数对剥离荷载的影响,并给出了简化计算公式。关键词:玻璃纤维布;加固;钢筋混凝土梁;粘结剪应力;剥离正应力中图分类号:T U528157 文献标识码:A 文章编号:10002131X (2004)1220075207

EXPERIMENTA L STU DY AN D ANA LYSIS OF INTERFACIA L STRESS

CONCENTRATION IN GFRP 2STRENGTHENE D BEAMS

Wang Wenwei

Zhao Guo f an Li Guo

(S outheast University )(Dalian University of T echnology )

Abstract :Seven rein forced concrete (RC )beams with epoxy 2bonded glass fiber rein forced plastic (G FRP )sheets and tw o control RC beams were experimentally investigated.The results generally indicate that the flexural strength of the repaired beams is increased ,but the ultimate load of beams with tension delamination failure is reduced relatively.An experimental method of bond shear stress is proposed to analyze distribution of shear stress according to experimental results.The distrubu 2tion of bond shear stress was aslo analyzed to confirm the experimental results.The analytical results show a g ood agreement with the experimental results and higher accuracy of calculation.

K eyw ords :G FRP ;strengthening ;RC beam ;shear stress ;normal stress

收稿日期:2003201217,收到修改稿日期:2004201208

1 引 言

使用FRP 材料加固或补强钢筋混凝土构件近年来在我国逐渐兴起。这种补强加固技术具有重量轻、

强度高、耐腐蚀、耐疲劳、易于施工等优点。国内对于FRP 材料补强加固钢筋混凝土梁的试验研究始于20世纪90年代末期,试验研究多集中在梁的抗弯、

抗剪加固以及柱的抗震加固[1~3]

。对于FRP 片材(布)加固钢筋混凝土的梁,由于端部应力集中将造成纤维布端部混凝土剥离破坏或纤维布与混凝土梁之间界面粘结破坏。这种破坏形式往往在梁端锚固不足时发生。剥离试验的研究可以分为以下几个类型:(1)直拉试验[4];(2)单剪或双剪试验[5];(3)梁铰

式构件[6];(4)FRP 加固的试验梁[7]

。对于前两种剥离试验国内外学者研究的较多。前两种剥离试验的缺

点是没有考虑弯曲、剪切的影响,不符合梁的实际受

力情况。

对于粘结锚固破坏国内外一些学者进行了力学分析并得到了应力解。这些分析可归纳为三类:(1)基

于弹性理论的解[8,9]

;(2)基于线弹性断裂力学的解[10,11];(3)半理论半经验的解[12,13]。这些解中,弹

性理论为基础的解由于把钢筋混凝土梁考虑为一种均质线弹性材料而与试验结果产生了差异。用线弹性断裂力学得到的解太复杂不易计算。半理论半经验的解需要统计试验结果得到。同时,这些理论解还需要试验结果的进一步检验。因此,对造成这种形式破坏的粘结剪应力和锚固正应力试验研究显的十分重要、迫切。本试验针对这种破坏形式进行了玻璃纤维布加固的钢筋混凝土梁试验研究,在试验的基础上对端部应力进行了试验分析,在Malek [9]

和Mahm oud [13]

解的基

础上进行了理论分析并给出了剥离荷载的简化计算公

式。

 第37卷第12期土 木 工 程 学 报

V ol 137 N o 112 2004年12月

CHI NA CI VI L E NGI NEERI NGJOURNA L

Dec 1 2004