除去试验方法外,数值分析,尤其是有限元分析,也是目前研究者对FRP-混凝土界面受力性能进行研究最常用的分析方法。早期的界面有限元分析研究多是基于线弹性分析,主要是希望了解FRP-混凝土界面的应力集中状况[34,48],相关的研究在解决由界面应力集中引起的FRP受弯加固RC梁端部剥离问题中发挥了比较重要的作用[48-53]。但是,由于线弹性数值分析无法反映混凝土的非线性力学性能,因而无法模拟界面的剥离破坏过程,也就难以解释界面的剥离破坏机理。所以近年来对FRP-混凝土界面力学性能的研究转向非线性分析,这些分析可分为两类:
(1)一类是在FRP和混凝土单元之间引入专门的界面单元[54-57],并预先设定合适的界面单元的粘结-滑移本构关系,通过界面单元的失效来模拟界面剥离破坏的过程。这种研究方法的好处是,只要界面单元粘结-滑移行为设置得合适,就可以很方便的模拟界面的剥离破坏,有限元分析的技术难度较小。但是,由于目前对FRP-混凝土界面粘结-滑移本构行为本身还没有很深入的认识,难以确认本构模型的合理性。因此,在设置界面单元粘结-滑移本构时往往有着很大的随意性,计算结果也因粘结-滑移关系不同而差异显著。另外,由于剥离破坏被假设在界面单元内,因而也就无法从实质上研究界面剥离破坏的机理。
(2)另一类研究方法是将FRP和混凝土单元通过共用节点直接联系在一起[57-60],并选取适当的混凝土本构模型,用界面下混凝土单元的断裂破坏来模拟FRP-混凝土界面的剥离过程。由前述试验研究可知,对于“理想可靠”的粘结,剥离破坏均应发生在FRP下的混凝土层中,因此这种将界面剥离问题和混凝土本构关系联系在一起的分析方法,理论上说,对深入研究界面剥离破坏机理及其相应的影响参数更为合理,并可通过数值分析直接获得界面粘结性能本构模型。可是,这种方法虽然概念上非常简单,理论上也合理,但由于混凝土非线性分析的复杂性,尤其是剥离破坏仅发生的2~5mm厚的混凝土层中,因而在具体实现中还很多困难,本文将在后续章节中详细介绍。
2.4 FRP-混凝土界面的剥离承载力
2.4.1影响参数
根据试验研究,以及本文后面的数值模拟和理论分析,影响界面粘结性能和剥离承载力的主要影响参数有以下6个:
(1)混凝土强度
由于剥离破坏发生在界面以下的混凝土中,因而混凝土强度对界面粘结性能和