近年来,纤维增强聚合物(FRP)被大量应用在加固和修复钢筋混凝土结构中。这种大范围的应用一方面是由于该材料优异的力学性能,另外一方面是由于施工的方便和快速。外贴碳纤维板技术被大量应用在抗弯和抗剪加固钢筋混凝土梁结构中,该技术是通过环氧树脂材料将碳纤维板贴在钢筋混凝土梁的底部,从而分担部分钢筋的受拉应力,进而增大原有钢筋混凝土梁的截面刚度和承载能力。另外,针对由于锈蚀或者疲劳载荷导致的钢筋抗拉强度降低的钢筋混凝土梁构件,通过外加碳纤维板条,可以承担梁在受弯载荷下的拉应力,从而恢复缺陷钢筋混凝土梁的抗弯承载能力。大量的试验和工程案例表明,FRP与钢筋混凝土结构的破坏形态之一是外贴FRP板和混凝土表面的剥离。该破坏模式通常发生在钢筋受压破坏和钢筋受拉屈服之前,是限制加固效果的关键性因素。这与传统混凝土梁遇到的钢筋屈服和混凝土压碎的破坏模式不同,截面剥离取决与FRP板与原有混凝土梁面之间的剪应力,因此不能通过传统钢筋混凝土梁设计思路中所采用的截面应力分析来达成。因此对于FRP界面剥离机理的研究和对剥离载荷的预测也是近几年的热门研究课题。本文中,为了验证FRP加固钢筋混凝土梁的力学表现,以及分析其剥离破坏机理,设计实施了FRP加固预制裂缝钢筋混凝土梁的受弯试验。为了方便对于界面剥离开始位置的预测和对局部FRP板受拉变形的精确测量,在贴碳纤维板之前,首先在钢筋混凝土梁的受拉面预制竖向裂缝,来产生界面局部的应力集中,从而触发此处的界面剥离。为了研究不同加载方式以及不同裂缝位置对于加固效果的影响,采用了三点和四点加载,裂缝的形式包括了在梁中心长度位置的单裂缝和沿中心位置对称的双裂缝。在试验过程中,对于FRP加固钢筋混凝土的载荷,变形和FRP板的轴向变形进行了测量,并对钢筋混凝土梁内的裂缝扩展进行了视频观测记录。试验测量结果表明,在经过FRP板加固后,缺陷混凝土梁的承载能力和变形能力有显著提升。FRP板在试验过程中承担了大量拉力,并且通过界面的逐渐剥离而增强了加固梁的变形能力。通过对于试验现象分析得到构件的破坏机理如下:初始弹性阶段随着载荷增加,梁的竖向变形线性增加,但此时FRP板的贡献较小;随着裂缝处受拉混凝土的脆性破坏裂缝长度迅速扩展,此时拉应力迅速传递到FRP板上。随着载荷的增加,FRP板中的拉应力和切口附近的界面应力逐渐增加。当界面应力达到临界值时,剥离产生并逐渐沿轴向扩展。最终在界面剥离扩展到板端的时候,构件完全失效破坏。在对比试验结果的基础上,作者进行了了外贴FRP板加固预制切口的矩形截面钢筋混凝土梁的理论强度分析。首先在加固普通无预制裂缝钢筋混凝土梁抗弯承载力计算的基础上推得外贴FRP板加固有切口的钢筋混凝土梁抗弯刚度计算公式,然后基于本文的试验结果,给出了对于极端损伤情况下所推荐的损伤系数。图 [58] 表 [5] 参 [56]