FRP-混凝土界面受力狀態
為了充分發揮FRP材料抗拉強度高的優勢,工程中使用的FRP材料大多為單向纖維線材或片材,例如FRP筋或FRP片材。因此,FRP和混凝土之間的界面也就多以剪切應力為主。例如,在抗剪加固中,斜裂縫以上的FRP和混凝土之間界面應力就基本上是純剪應力狀態。抗彎加固中,如果FRP的粘貼面比較平整,且梁的剪切變形不大的話,除了FRP端部以外,大部分FRP-混凝土界面都基本處于純剪應力狀態(圖5.2-1)。

剪應力和正應力同時存在的復合應力狀態也是一種常見的界面應力狀態。一般說來,壓應力對界面性能有提高作用,因此,當FRP和混凝土界面強度不足時,很多用于提高界面強度的附加錨固措施往往都是通過設法在界面引入壓應力來達到目的。例如在FRP上打錨釘或者布置FRP-U形箍等(圖5.2-2)。而拉應力對界面強度有顯著的降低作用,拉剪復合應力狀態對FRP-混凝土界面是非常不利的,在工程中應該盡量避免。實際工程中容易出現拉剪復合界面應力的情況主要有:

(1)FRP端部或者FRP厚度改變部位,由于構件截面剛度發生突變,引起應力集中而導致界面有拉剪復合應力,例如,抗彎加固中FRP端部截斷部位就同時存在很高的界面正應力和剪應力,往往引起FRP端部的剝離破壞;
(2)FRP粘貼表面不平整而引起的界面復合應力,例如,在抗彎加固中,如果不是直梁,而是梁底呈弧形(圖5.2-3),則會在界面上引起拉應力。

(3)構件在粘貼平面外發生變形而導致的界面復合應力狀態。例如,在抗彎加固中,如果梁的抗剪強度較低,剪切變形較大,則會在斜裂縫附近產生拉剪復合應力,并導致界面破壞(圖5.2-4)。

一般說來,以正拉應力為主的界面受力狀態在工程中比較少見,有時見于一些錨固部位,這種界面受力狀態承載力很小,在工程中應盡量避免。
目前,在粘貼FRP片材加固混凝土結構中,以純剪或者拉剪復合應力狀態導致的界面破壞在工程中為常見。目前對純剪狀態的界面強度問題的研究相對較多,也比較清楚。本書關于界面行為的研究也是主要針對純剪應力狀態。而拉剪復合應力破壞的機理則十分復雜,試驗研究的難度也很大,目前也沒有得到公認的試驗研究結果和承載力計算方法。實際工程中為避免拉應力對界面強度的降低影響,通常采用構造措施來避免或抵消界面拉應力,如設置鉚釘、U形箍等。










































