碳纤维布加固混凝土三点弯曲梁断裂性能研究

论文摘要

碳纤维增强复合材料（CFRP）已经在混凝土结构修复加固领域得到广泛应用。对于CFRP加固混凝土梁从而提高构件的承载力和刚度方面,国内外学者已经进行了大量的理论分析和试验研究。然而,对于CFRP加固混凝土结构断裂机理的研究还比较匮乏。随着结构分析方法的不断发展,混凝土断裂机理的研究也得到了学者们广泛的重视。基于前人的分析理论,本文的主要研究内容包括混凝土等效断裂韧度解析方法的推导和CFRP加固混凝土梁KR阻力曲线的计算。具体内容概括如下:本文首先对混凝土等效断裂韧度的解析方法进行推导,此节内容基于虚拟裂缝模型,提出一种计算混凝土三点弯曲梁等效断裂韧度的解析方法,并将虚拟裂缝面上粘聚力分布曲线简化为双线性。采用该方法,只要测得混凝土弹性模量Ec和抗折强度fr,就可以计算梁的临界等效裂缝长度ac和极限荷载Pmax,进而求得等效断裂韧度KICs,而不需要进行断裂试验。其次,基于线弹性断裂理论和虚拟裂缝模型,对CFRP加固的混凝土标准三点弯曲梁抵抗裂缝扩展的断裂性能进行了试验研究和理论分析。采用试验中测得的加固梁的P-CMOD曲线,计算得到了裂缝扩展阻力曲线（KR阻力曲线）,并对不同试件高度和不同初始缝高比的加固梁所得KR阻力曲线进行了对比。结果表明,CFRP加固的混凝土梁也存在断裂过程区长度减小的现象;纤维布的阻裂作用是影响CFRP-混凝土复合结构阻裂性能的关键因素;保持加固梁尺寸不变,改变初始缝高比或者保持加固梁的初始缝高比不变,改变梁的尺寸,对CFRP-混凝土复合结构的阻裂性能均无影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 CFRP简介
• 1.2.1 FRP的发展概况
• 1.2.2 CFRP的材料性能
• 1.2.3 CFRP加固混凝土结构的技术特点
• 1.2.4 CFRP加固性能的研究
• 1.3 混凝土断裂力学发展概述
• 1.3.1 混凝土线弹性断裂力学
• 1.3.2 混凝土非线性断裂力学
• 1.3.3 混凝土双K断裂准则
• R阻力曲线'>1.3.4 混凝土K_R阻力曲线
• 2 混凝土等效断裂韧度的解析方法
• 2.1 前言
• 2.2 混凝土应变软化曲线的确定
• 2.3 混凝土等效断裂韧度的求解
• 2.3.1 基本假定
• 2.3.2 理论推导
• 2.3.3 计算结果
• 2.4 断裂参数对软化曲线形状敏感性的研究
• 2.5 结论
• 3 CFRP布加固混凝土标准三点弯曲梁的试验研究
• 3.1 前言
• 3.2 试验研究
• 3.3 试验结果分析
• 3.4 结论
• 4 CFRP布加固混凝土标准三点弯曲梁的断裂性能研究
• 4.1 前言
• R阻力曲线'>4.2 K_R阻力曲线
• R阻力曲线计算结果'>4.3 K_R阻力曲线计算结果
• 4.4 结论
• 5 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 研究前景与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢