HB-FRP加固钢筋混凝土梁的抗剪性能研究

FRP材料与混凝土梁的粘结强度低，通常会造成FRP过早剥离破坏而使得加固效果不佳。HB-FRP加固技术作为一种新的粘贴技术，前期研究显示加固梁界面粘结强度比传统的外贴FRP高7.5 倍。不过对于HB-FRP 体系的作用机理还需要更为全面的理解来建立设计模型和指导公式。本项目以HB-FRP抗剪加固梁为研究对象，以常规FRP加固理论为研究基础，以HB-FRP加固体系的界面粘结性能和抗剪加固性能为研究重点，以模型试验和数值模型为研究手段，研究钢扣件间距及个数对HB-FRP的有效粘结长度和粘结强度的影响，探讨抗剪加固时钢扣件竖向分布间距和FRP间距对梁抗剪性能的影响,提出FRP平均应力分布系数计算方法。探明HB-FRP的加固机理，揭示HB-FRP加固后梁的延性、承载能力变化规律，建立HB-FRP加固设计计算方法。研究成果将为HB-FRP加固在工程上的应用提供科学依据，具有重要的理论和工程应用价值。

EB-FRP加固(Externally bonded FRP)存在FRP易剥离的缺点，无法充分发挥FRP高强特性。HB-FRP技术(Hybrid Bonding FRP)结合了FRP外贴法和机械锚固法，有效提高了界面粘结强度，不过对于HB-FRP 体系的作用机理还需要更为全面的理解来建立设计模型和指导公式。综合运用模型试验、数值模拟和理论分析为研究手段，提出了HB-FRP加固体系的粘结滑移统一计算模型，依据该模型最终建立了HB-FRP抗剪加固梁的设计公式。包含以下内容：1)开展了钢筋混凝土梁HB-FRP抗弯加固后的受力性能研究，对比分析了EB-FRP和HB-FRP抗弯加固梁的承载性能、破坏模式和FRP-混凝土界面粘结性能的差异；3) 假定了HB-FRP中钢扣件部位的混凝土楔体破坏形态，提出了HB-FRP加固混凝土结构的粘结滑移简化计算模型，并对模型进行了验证。4)进一步提出了HB-FRP加固体系的粘结滑移统一计算模型，对HB-FRP加固体系粘结滑移统一计算模型的控制方程、张拉力-滑移关系、剥离承载能力及有效粘结长度等力学特性开展了研究。5)引入HB-FRP加固体系的粘结滑移统一计算模型，开展了抗剪加固的数值模拟，分析了梁高及裂缝计算模式对HB-FRP抗剪加固设计公式的影响。建立了FRP剥离时应力与HB-FRP抗剪构造尺寸的关系模型。参考Chen & Teng抗剪模型，最终建立了HB-FRP抗剪设计公式。