FRP-混凝土界面受力状态
为了充分发挥FRP材料抗拉强度高的优势,工程中使用的FRP材料大多为单向纤维线材或片材,例如FRP筋或FRP片材。因此,FRP和混凝土之间的界面也就多以剪切应力为主。例如,在抗剪加固中,斜裂缝以上的FRP和混凝土之间界面应力就基本上是纯剪应力状态。抗弯加固中,如果FRP的粘贴面比较平整,且梁的剪切变形不大的话,除了FRP端部以外,大部分FRP-混凝土界面都基本处于纯剪应力状态(图5.2-1)。

剪应力和正应力同时存在的复合应力状态也是一种常见的界面应力状态。一般说来,压应力对界面性能有提高作用,因此,当FRP和混凝土界面强度不足时,很多用于提高界面强度的附加锚固措施往往都是通过设法在界面引入压应力来达到目的。例如在FRP上打锚钉或者布置FRP-U形箍等(图5.2-2)。而拉应力对界面强度有显著的降低作用,拉剪复合应力状态对FRP-混凝土界面是非常不利的,在工程中应该尽量避免。实际工程中容易出现拉剪复合界面应力的情况主要有:

(1)FRP端部或者FRP厚度改变部位,由于构件截面刚度发生突变,引起应力集中而导致界面有拉剪复合应力,例如,抗弯加固中FRP端部截断部位就同时存在很高的界面正应力和剪应力,往往引起FRP端部的剥离破坏;
(2)FRP粘贴表面不平整而引起的界面复合应力,例如,在抗弯加固中,如果不是直梁,而是梁底呈弧形(图5.2-3),则会在界面上引起拉应力。

(3)构件在粘贴平面外发生变形而导致的界面复合应力状态。例如,在抗弯加固中,如果梁的抗剪强度较低,剪切变形较大,则会在斜裂缝附近产生拉剪复合应力,并导致界面破坏(图5.2-4)。

一般说来,以正拉应力为主的界面受力状态在工程中比较少见,有时见于一些锚固部位,这种界面受力状态承载力很小,在工程中应尽量避免。
目前,在粘贴FRP片材加固混凝土结构中,以纯剪或者拉剪复合应力状态导致的界面破坏在工程中为常见。目前对纯剪状态的界面强度问题的研究相对较多,也比较清楚。本书关于界面行为的研究也是主要针对纯剪应力状态。而拉剪复合应力破坏的机理则十分复杂,试验研究的难度也很大,目前也没有得到公认的试验研究结果和承载力计算方法。实际工程中为避免拉应力对界面强度的降低影响,通常采用构造措施来避免或抵消界面拉应力,如设置铆钉、U形箍等。








































