混杂纤维加固混凝土梁抗弯承载力计算方法的研究

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发布时间：2021-09-25

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混杂纤维加固混凝土梁抗弯承载力计算方法的研究
吴辉琴，程建棚，田毅，马瑞彦，王鹏
(广西工学院土木建筑工程系，广西柳州 545006)
摘要：在分析混杂纤维 (HFRP)加固混凝土梁的破坏形态及界限破坏特点的基础上，开展混杂纤维加固混凝土梁的承载力的理论研
究，并提出相应的近似计算公式。对照试验结果表明计算公式能够满足要求，对实际工程有一定的指导意义。
关键词：混杂纤维；加固；钢筋混凝土梁；抗弯承载力
中图分类号： TU528．01 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2Ol2)06～0031一O3
Calculation m ethods of the bending load capacity of concrete beam s reinforced w ith hybrid fibers
W UH ui-qin，CHENG Jian-peng，TIAN Yi，M A Rui-yan，WANG Peng
(DepartmentofCivil andArchitectureEngineering，GuangxiUniversityofTechnology，Liuzhou 545006，China)
Abstract： On the basis ofanalyzing the destructive state and critical destructive characteristics ofthe concrete beam ofhybrid fiber-reinforced
plastics (HFRP)，the theoretical study of the bearing capacity of the HFRP concrete beam will be developed and the corresponding approximate
formula will be put forward．The experimental results show that this form ula could meet th e requirements an d thus have certain directive signifi—
cance to the actual projects．
Key words： hybrid fiber—reinforced plastics(HFRP)；reinforcement；RC beam s；bending load capacity
0 引言 1 HFRP加固混凝土梁抗弯承栽力分析
混杂纤维增强复合材料(Hybrid fiber reinforced plastics，简
写 rrFRP)；~固混凝土结构，不但能发挥单一纤维的高强性能，
而且还能在结构的延性和加固的性价比方面取得更好的效果【l】。
文献[2]混杂纤维加固混凝土梁的试验证明：用混杂纤维加固的
梁，抗弯承载力普遍提高了 30％～65％，同时 HFRP还能有效控
制混凝土结构裂缝宽度、增强裂缝分散能力、增加结构刚度。大
量的研究资料表明：目前对纤维材料加固梁抗弩 I生能的研究多
为单一纤维的加固试验和相应的理论分析，已形成成熟的承载
力计算公式和施工规范，也有学者着手混杂纤维材料力学性能
和加固试验研究，但多限于定性分析加固效果，因此要在工程
界推广使用 HFRP，必须开展进一步的理论研究，确定适用的承
载力计算公式。
在加固领域混杂纤维多数用层间混杂方式。在试验研究基
础上文献【3]给出了 CFRP／GFRP(碳纤维／玻璃纤维 )组成的
HFRP加固混凝土梁的五种破坏模式：①混凝土压碎破坏；②受
拉钢筋屈服后，混凝土压碎破坏；③受拉钢筋屈服后，HFRP拉
断的破坏；④试验梁保护层的混凝土发生剪切破坏；⑤ 胶层整
体的剪切或屈曲破坏。上述五种破坏中①是脆性破坏，且受力钢
筋未屈服，加固补强无实际意义，工程上一般在设计方面予以
限制；④ 、⑤明显是跟材料质量或施工工艺等有关，一般从构造
措施，如保证最小保护层厚度、选择黏结性能良好的胶水等方
法避免；②、③破坏模式体现明显加固特征，结构破坏符合实际
工程的需求，是本研究推导抗弯承载力计算公式的依据。
HFRP加固混凝土梁与单一 FRP加固相比，区别在于加固
时采用不同的纤维材料。因此研究混杂纤维加固梁抗弯承载力
的关键是分析纤维混杂后的力学性能问题。结合文献[2】的试验
采用截面分析方法可建立 HFRP加固混凝土梁的抗弯承载力
计算公式。
1．1 基本假设
(1)试验显示：加固梁符合平截面假定。
(2)混凝土开裂后不考虑混凝土抗拉作用。
(3)HFRP与混凝土间有可靠的黏结，无相对滑移。
(4)钢筋为理想弹塑性材料，本构关系见图 1(s 为钢筋的
屈服应变，是钢筋的屈服强度 )。