CFRP端部剝離破壞和U形箍技術(shù)解讀

1、CFRP（碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材）加固修補(bǔ)混凝土結(jié)構(gòu)以其高強(qiáng)高效、防腐耐久、施工便捷、適用面廣以及經(jīng)濟(jì)性好等多方面優(yōu)勢，在工程界得到廣泛應(yīng)用。采用CFRP片材進(jìn)行混凝土梁抗彎加固，主要是通過膠層傳遞剪應(yīng)力(錨固剪應(yīng)力)和正應(yīng)力，以達(dá)到共同受力。CFRP材料和構(gòu)件之間發(fā)生的破壞形式包括受壓翼緣局部破壞、腹板失穩(wěn)、CFRP端部剝離、CFRP斷裂、CFRP跨中剝離、CFRP分層破壞、構(gòu)件基面與膠粘劑之間的剝離、膠層斷裂破壞、CFRP與膠層之間的剝離破壞。本次我們帶大家了解下梁體CFRP端部剝離破壞以及它的解決方法U形箍。01 什么是CFRP端部剝離即由于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材與梁體端部混凝土之間的粘結(jié)首先遭到破

2、壞，進(jìn)而產(chǎn)生滑移甚至分離的破壞形式。發(fā)生剝離破壞的梁體、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材遠(yuǎn)未發(fā)揮自身強(qiáng)度。造成加固失效的根本原因在于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材與梁體混凝土發(fā)生分離，是一種危險(xiǎn)的脆性破壞形態(tài)。02 端部剝離應(yīng)對方法U形箍應(yīng)對CFRP端部剝離，通常最有效的方法就是設(shè)置纖維復(fù)合材的U形箍。在規(guī)范混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50367-2013）也有此項(xiàng)規(guī)定。那么什么是U形箍呢？U形箍并非直接作用于梁底，而是粘貼在梁底碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材與梁體側(cè)面上，起到了對梁底碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材錨固的作用。03 U形箍的必要性眾多的試驗(yàn)與實(shí)際工程證明，U形箍布置合理的加固梁體，在承受較高荷載時(shí)，表現(xiàn)出了較好的延性。U形箍的錨固作用

3、確保碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材與梁體共同工作，對剝離破壞的發(fā)生，起到了明顯的抑制作用。從圖3可以看出，CFRP端部不錨固時(shí)，隨著結(jié)構(gòu)粘貼CFRP層數(shù)的增加，CFRP端部的粘結(jié)剪應(yīng)力逐漸增大。可見，在結(jié)構(gòu)加固中CFRP端部不錨固時(shí)，粘貼CFRP層數(shù)越多，CFRP端部就越早地發(fā)生剝離破壞，導(dǎo)致多層數(shù)的CFRP利用率不高，造成材料的浪費(fèi)，因此當(dāng)粘貼多層時(shí)，必須對CFRP的端部進(jìn)行錨固。西安冠誠國際2幢某改造項(xiàng)目此房建項(xiàng)目是通過碳纖維布加固法來提高梁的承載力，而U形箍的設(shè)置是必不可少的一環(huán)，它對粘接在梁上的碳布進(jìn)行了錨固，可以有效地防止碳布發(fā)生剝離，實(shí)現(xiàn)梁和碳布共同受力，從而有效地保證加固效果。04 影響U形箍

4、效力的主要因素U形箍錨固層數(shù)、寬度、凈間距等共同決定了U形箍的效力。下面以端部錨固區(qū)域的U形箍來進(jìn)行分析。1、U形箍錨固層數(shù)圖5、圖6分別為粘貼1層、2層CFRP時(shí)不同U型箍層數(shù)時(shí)界面剪應(yīng)力曲線，可以得出隨著U形箍纏繞層數(shù)的增加，端部錨固區(qū)域界面間的粘結(jié)應(yīng)力明顯降低，并且隨著U形箍錨固層數(shù)的增加，CFRP端部剪應(yīng)力越小，CFRP端部過早發(fā)生失效的概率越小，在一定的范圍內(nèi)，U形箍層數(shù)越多，CFRP端部錨固程度越強(qiáng)，錨固的效果越理想，但U形箍的錨固層數(shù)最多不宜超過3層。2、U形箍錨固寬度在有效粘結(jié)長度范圍內(nèi)，隨著U形箍寬度的增加，端部粘結(jié)面剪應(yīng)力不斷減小；超出有效粘結(jié)長度，界面粘結(jié)應(yīng)力基本保持不變。U形箍寬度的設(shè)置分為兩種狀況，對端箍不應(yīng)小于加固纖維復(fù)合材寬度的2/3，且不應(yīng)小于150mm；對中間箍不應(yīng)小于加固纖維復(fù)合材寬度的1/2，且不應(yīng)小于100mm。3、U形箍錨固凈間距當(dāng)環(huán)形箍、端部自鎖式U形箍或一般U形箍采用纖維復(fù)合材條帶時(shí)，其凈間距不應(yīng)大于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010規(guī)定的最大箍筋間距的0. 70倍，且不應(yīng)大于梁高的0.25倍。剝離破壞的發(fā)生，嚴(yán)重的限制了