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复合纤维片材加固再生混凝土简支梁抗弯性能研究

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用一定量的纤维复合材料对再生混凝土进行黏贴加固，可以大大改善再生混凝土的抗弯性能。碳纤维增强复合材料（简称 CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（简称 GFRP）是目前对结构构件进行加固中研究和使用较为广泛的两种加固材料。CFRP的抗拉强度和杨氏模量高，但 CFRP纤维布材料的延伸率较低，延性较差，且发生破坏多以脆性断裂为主，不宜直接应用于加固工程中。GFRP纤维的抗拉强度和杨式模量较 CFRP纤维相对较低，但材料的延伸率却相对较高。针对已有的对混杂材料共同加固的研究表明，MFRP（碳纤维和玻璃纤维面积各一半的层内混杂）和CFRP/GFRP（CFRP纤维布和GFRP纤维布层间混杂）的加固材料，具有强度和延伸率的正混杂效应，能有效地改善 CFRP材料弹脆性性质，使加固材料的抗弯性能得到更充分的发挥。
　　以单一FRP材料和层内混杂材料MFRP及层间混杂材料CFRP/GFRP对试验梁的加固机理进行了理论分析，采用对6根 FRP纤维布加固的再生混凝土试验梁进行受弯静载试验的方法结合 ANSYS有限元模拟，研究了黏贴一层 CFRP、GFRP、MFRP及黏贴两层CFRP、GFRP和CFRP/GFRP加固预裂再生混凝土梁的抗弯性能，得出如下结论：
　　①在MFRP构成的层内混杂材料及 CFRP/GFRP构成的层间混杂材料的内部，高延伸率的GFRP对低延伸率的CFRP的随机弹脆性断裂起到了显著的阻止及改善作用，有效地改善了单一FRP材料的弹脆性性质；同时由于两种纤维布复合体的协调变形，能够对结构界面性能有效改善，使裂纹处的应力分布更均匀，非常显著地避免单一FRP纤维布加固中经常发生的界面剥离破坏情况，对结构的延性和承载能力也有显著提高；
　　②通过抗弯试验研究了黏贴单层 MFRP及黏贴两层CFRP/GFRP纤维材料加固预裂再生混凝土梁的抗弯性能。结果表明，混杂纤维片材相对于同等加固量的单一片材对试验梁进行加固后，梁的抗裂性能、承载能力以及刚度均有显著改善和提高。MFRP及 CFRP/GFRP加固梁在加载的整个过程中兼顾了两种纤维布加固的优良性能；
　　③有限元 ANSYS模拟的计算结果与实际试验的结果良好符合，证明有限元建模方法的可行性，参数化建模分析计算得出不同层内混杂比例加固方式及不同层间混合纤维加固的混凝土梁表现出显著的抗弯性能，在工程应用的范围内能有效提高材料的利用效率。

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