CFRP 板嵌貼加固混凝土粘結(jié)滑移數(shù)值分析

曾密林 童谷生

0 引言

近幾年來，嵌入式(Near Surface Mounted，簡稱NSM)加固法在國外已成為FRP材料加固技術(shù)研究的熱點，已經(jīng)運用于橋梁、混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)的加固中，且加固效果良好［1］。嵌入式加固法是一種通過粘結(jié)材料將加固材料嵌入加固構(gòu)件表面預(yù)先鑿好的槽中，使之與加固構(gòu)件形成整體，從而提高構(gòu)件抗彎或抗剪承載力的加固方法。CFRP材料與混凝土間的界面粘結(jié)性能是影響加固后結(jié)構(gòu)性能的一個重要因素。本研究基于CFRP梁式拉拔試驗數(shù)據(jù)［2，3］，運用ANSYS軟件對其剪應(yīng)力—滑移關(guān)系進行分析，將計算結(jié)果與試驗結(jié)果進行對比，提出CFRP板—混凝土有限元計算模型。

1 有限元模型建立

根據(jù)加強筋處理方式的不同，有限元模型的建立有3種方式，即分離式、整體式和組合式［4］。本研究采用的是分離式有限元模型，認(rèn)為鋼筋與混凝土粘結(jié)良好，不考慮鋼筋的滑移。

1． 1 單元類型的選取

在ANSYS模擬中一般選用Solid65來模擬混凝土，該實體模型可具有拉裂與壓碎的性能。在混凝土的應(yīng)用方面，如用單元的實體性能來模擬混凝土，而用加筋性能來模擬鋼筋的作用。該單元也可用于其他方面，如加筋復(fù)合材料(如玻璃纖維、碳纖維)及地質(zhì)材料(如巖石)。該單元具有八個節(jié)點，每個節(jié)點有三個自由度，即x，y，z三個方向的線位移，還可對三個方向的含筋情況進行定義。

Solid65單元最重要的方面在于其對材料非線性的處理。其可模擬混凝土的開裂(三個正交方向)、壓碎、塑性變形及徐變，還可模擬鋼筋的拉伸、壓縮、塑性變形及蠕變，但不能模擬鋼筋的剪切性能［5］。……