r - The Hong Kong Polytechnic University

图 14 混 杂 效 应 对 高 温 下 性 能 影 响
3.4. 混 杂 FRP 增 强 结 构 性 能
通 过 高 弹 性 模 量 、 高 强 度 和 高 延 性 纤 维 按 一 定 的 比 例 混 杂 , 从 而 实 现 混 杂 纤 维 复 合 材 料 整 体 高
初 始 刚 度 , 高 强 度 和 充 足 的 延 性 。 利 用 这 种 混 杂 纤 维 复 合 材 料 增 强 混 凝 土 结 构 , 可 以 实 现 高 开 裂 后
刚 度 、 高 屈 服 荷 载 、 高 承 载 力 和 充 足 的 延 性 。 如 图 15 显 示 了 混 杂 纤 维 加 固 混 凝 土 梁 的 设 计 概 念 ,
通 过 高 碳 模 纤 维 作 用 , 提 高 开 裂 荷 载 和 屈 服 荷 载 , 提 升 结 构 的 使 用 性 能 ; 在 结 构 屈 服 后 , 伴 随 高 弹
模 纤 维 的 逐 渐 断 裂 , 应 力 逐 渐 释 放 , 避 免 界 面 剥 离 的 发 生 , 并 在 高 强 度 纤 维 的 配 合 作 用 下 , 结 合 强
度 得 到 维 持 ; 之 后 , 随 着 高 强 度 纤 维 的 逐 渐 断 裂 , 高 延 性 纤 维 发 挥 作 用 , 结 构 延 性 得 到 保 证 [14] 。
高 度 的 承 载 能 力
高 度 的 承 载 能 力
图 15 混 杂 纤 维 复 合 材 料 增 强 混 凝 土 结 构 荷 载 - 变 形 图
根 据 上 述 设 计 理 念 , 首 先 试 验 研 究 了 高 强 度 和 高 弹 模 的 混 杂 碳 纤 维 的 力 学 性 能 和 试 验 加 固 效 果
[24-25] 。 相 对 于 普 通 高 强 碳 纤 维 , 该 混 杂 纤 维 具 有 更 高 的 屈 服 强 度 和 弹 性 模 量 , 并 且 能 够 保 持 良 好 的
屈 服 后 刚 度 。 利 用 该 混 杂 纤 维 对 预 加 载 试 件 进 行 了 受 弯 加 固 的 试 验 , 分 析 了 不 同 的 纤 维 层 数 和 混 杂
比 例 的 影 响 。 结 果 表 明 预 加 载 的 试 验 梁 在 混 杂 纤 维 增 强 后 能 够 恢 复 到 原 先 的 承 载 能 力 , 同 时 通 过 纤
维 混 杂 比 例 的 优 化 分 析 可 以 更 加 有 效 的 提 高 构 件 的 承 载 能 力 以 及 控 制 荷 载 的 下 降 过 程 。 如 图 16 所
示 ,C1 表 示 高 强 纤 维 ,C7 表 示 高 弹 模 纤 维 ,C 前 数 字 代 表 纤 维 层 数 。 由 图 可 见 对 预 加 载 混 凝 土 梁
同 样 能 够 取 得 更 高 的 刚 度 和 屈 服 荷 载 。 图 16 中 增 强 梁 屈 服 后 齿 状 曲 线 表 明 高 弹 模 纤 维 的 连 续 断 裂 ,
界 面 应 力 不 断 进 行 重 新 分 布 , 缓 解 了 局 部 应 力 集 中 问 题 , 与 单 纯 采 用 高 强 度 纤 维 相 比 , 具 有 更 好 的
延 性 和 更 高 的 刚 度 。
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