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碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，以下簡稱CFRP)具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、耐久性好等優(yōu)點(diǎn)。使用碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前結(jié)構(gòu)工程研究的一個(gè)熱點(diǎn)，相關(guān)的研究較多，但迄今有關(guān)碳纖維布加固鋼筋混凝土開孔板的研究尚不多見。利用ANSYS有限元軟件，對碳纖維布加固鋼筋混凝土開孔平板進(jìn)行了非線性有限元分析，并把有限元分析結(jié)果與試驗(yàn)值進(jìn)行比較。研究表明，運(yùn)用非線性有限元分析能夠較精確地模擬加固板的受力過程。
試驗(yàn)制作板柱結(jié)構(gòu)的方形開孔板共五塊，其中B1板為對比板，不進(jìn)行加固，其余各塊板均在孔的四周粘貼“井”字型CFRP條帶進(jìn)行加固，以研究碳纖維布加固RC開孔平板的性能。板支撐于四角的四個(gè)小柱子上，板和柱整澆連接，圖為加固構(gòu)件B2示意圖。粘貼CFRP條帶之前，首先將板底粘貼區(qū)進(jìn)行表面處理，去除混凝土表面的薄弱層，露出堅(jiān)實(shí)的混凝土層并打磨平整，清潔干凈后在混凝土表面涂刷樹脂，粘貼碳纖維布后用專用的滾筒來回滾壓，使樹脂浸潤各層纖維布，保證混凝土與CFRP之間可靠粘結(jié)。為加強(qiáng)CFRP條帶的端部錨固，板底碳纖維條帶端部繞過板側(cè)面伸入板頂面一定距離，使條帶端部錨固于板頂，板的轉(zhuǎn)角處需要打磨成圓角，以避免應(yīng)力集中使該處纖維布過早斷裂。各構(gòu)件的參數(shù)見表。
試驗(yàn)采用重力塊分級(jí)均勻加載，并且在構(gòu)件的鋼筋、底部混凝土以及CFRP條帶上布置了若干應(yīng)變片，同時(shí)在孔邊緣中點(diǎn)及板邊緣中點(diǎn)處布置位移表，量測各級(jí)荷載作用下鋼筋、混凝土和CFRP的應(yīng)變以及板的撓度。
最大應(yīng)力區(qū)位于板的中線上。圖清楚地反映了混凝土和CFRP的應(yīng)力變化過程。鋼筋和CFRP應(yīng)力圖是B1和B2板在各級(jí)荷載作用下，孔邊緣鋼筋和CFRP在長度方向上應(yīng)力有限元分析結(jié)果。B1和B2板均為中心開孔板，計(jì)算時(shí)取對稱的一半進(jìn)行分析，孔角距板邊緣為0.75m。圖中各級(jí)荷載均為作用在板上的總荷載值，單位為kN。
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