《FRP加固鏽蝕鋼筋混凝土受彎構件的保護層剝離行為研究》是依託煙臺大學，由王曉剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：FRP加固鏽蝕鋼筋混凝土受彎構件的保護層剝離行為研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王曉剛
- 依託單位：煙臺大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
纖維增強塑膠（FRP）在工程加固中的套用日趨廣泛，但對於FRP加固鏽蝕混凝土構件的研究卻仍處於探索階段，特別是此情況下的剝離破壞未見有相關研究報導。對於貼上FRP加固的鏽蝕鋼筋混凝土受彎構件，無論直接貼上或置換銹脹保護層後再加固，均會因存在銹脹裂縫或新老混凝土結合面而在靠近縱筋位置形成薄弱面，對潛在的FRP剝離破壞形式產生巨大影響。本項目採用試驗手段，結合有限元分析方法以及彈性力學與斷裂力學理論，對此存在削弱界面情況下的FRP端部剝離、中部剝離及主斜裂縫剝離展開深入研究，主要內容包括保護層剝離的破壞機理與發生條件、縱筋削弱界面對剝離破壞影響、以及剝離對加固構件受力性能影響。通過研究建立FRP加固鏽蝕構件的剝離強度計算模型，以及基於剝離極限狀態的構件承載力計算方法，並給出FRP加固鏽蝕鋼筋混凝土構件的合理施工技術方法、注意事項及構造措施，為FRP在鏽蝕鋼筋混凝土結構中的套用奠定基礎。
結題摘要
CFRP加固鏽蝕鋼筋混凝土受彎構件時，無論是在受損保護層上直接貼上，或是置換保護層後貼上CFRP，都可能因銹脹裂縫或新老混凝土不良結合面而形成水平薄弱界面，對CFRP剝離和結構整體性與受力造成不良影響。項目針對有弱界面存在下的CFRP加固受彎構件展開研究，旨在明晰弱界面對CFRP加固體系受力剝離的作用機理、影響因素以及設計要點。項目以試驗為基礎，澆築帶有兩種弱界面的梁試件進行受彎試驗，同時澆築立方試件和Z型試件測得弱界面材性數據。對試驗結果深入分析基礎上，建立有限元模型深入探索主要參數的影響，並最終建立界面斷裂能模型分析計算弱界面CFRP剝離。綜合試驗及理論研究結果發現：彎矩變化產生的剪下粘結應力和受力裂縫處混凝土回縮產生的開裂粘結應力疊加，是造成中部CFRP沿弱界面過早剝離的主要原因，剝離隨載入向端部發展，削弱了加固體系的整體性，無約束條件下縱向CFRP發生整體剝離；界面削弱越嚴重，加固量越大，保護層厚度越小，界面剪下傳遞能力越弱，剝離破壞越易發生和發展；U形箍約束能防止縱向CFRP整體剝離破壞，保證其有效受力，但不能完全防止局部剝離沿薄弱界面發展，易導致縱向CFRP在複合受力條件下過早斷裂，且存在較高的端部錨固破壞的風險；銹脹裂縫弱界面作用下，界面削弱程度的影響相比更為敏感，但橫向約束的作用效果更顯著。存在弱界麵條件下，傳統CFRP加固方式與設計方法仍適用，但受彎CFRP容許極限應變宜按所建立的模型計算結果降低，並採取限制滿貼、加大弱界面與CFRP之間保護層厚度、加強有效橫向約束等構造措施。另外，在評價銹脹開裂削弱等方面採用現有研究成果時，宜採用鏽蝕電流密度小於50μA/cm^2的乾濕交替法所獲得試件的成果，否則應充分考慮實驗室技術與自然鏽蝕條件的差別。項目研究揭示了弱界面存在對鏽蝕鋼筋混凝土構件採用CFRP受彎加固的影響，並提出了具體的設計計算方法及構造措施，給工程中鏽蝕混凝土構件的加固設計施工或有弱界面加固構件的承載力評估提供了技術依據。
