荷载与冻融循环对CFRP高强混凝土界面黏结性能影响

通过双剪试验,研究了冻融循环和持续荷载共同作用下碳纤维增强复合材料(CFRP)-高强混凝土界面的黏结性能.结果表明:冻融循环和持载作用均对CFRP-高强混凝土的黏结性能产生了不利影响,冻融循环使其极限荷载和极限黏结滑移显著减小,持载则降低了其黏结刚度;冻融循环和持载的共同作用使界面黏结性能退化进一步加剧,而有效黏结长度增加.此外,界面的破坏形式由树脂与混凝土之间的黏结破坏转变为表层混凝土的剪切破坏,说明冻融循环和持载作用引起的混凝土劣化是导致界面黏结性能降低的主要原因.     

寒冷环境纳米高岭土增强预应力FRP-混凝土 梁承载能力研究

基于插层后的纳米高岭土改性环氧树脂胶,并对4根混凝土基准梁、4根预应力CFRP-混凝土梁进行0、50、150、300次冻融循环,通过三点弯曲试验,研究了冻融循环对预应力CFRP-混凝土梁的承载能力的影响。研究结果表明:基于改性的环氧树脂胶的预应力CFRP-混凝土梁可以明显改善CFRP-混凝土界面性能,强化界面黏结应力,开裂荷载、极限荷载分别提高6～12、8～16倍不等;150次冻融循环内,融循环对预应力CFRP-混凝土梁的质量和弹性模量认为变化不大;预应力CFRP-混凝土梁可以明显增强结构整体韧性,减少跨中挠度损失约20%。     

外贴碳纤维布加固钢筋混凝土梁裂缝性能试验研究

通过外贴碳纤维(CFRP)布加固钢筋混凝土梁受弯试验,研究了加固后钢筋混凝土梁在不同CFRP用量、不同CFRP-混凝土粘结宽度和不同预裂裂缝情况下的弯曲裂缝性能,测量了加固梁中纯弯段内钢筋和CFRP应变分布,分析得到了CFRP-混凝土局部粘结-滑移曲线特征。结果表明,外贴CFRP对加固梁的裂缝性能具有显著的改善效果,随CFRP用量和CFRP-混凝土粘结宽度的增加,裂缝间距和宽度均减小,随预裂荷载的增大,加固梁的裂缝间距和宽度增大。采用基于粘结-滑移理论的裂缝分析模型对试验梁的裂缝性能进行了分析,模型同时考虑了钢筋-混凝土界面粘结-滑移和CFRP-混凝土界面粘结-滑移对裂缝性能的影响,模拟裂缝宽度和试验裂缝宽度的对比表明,基于粘结-滑移理论的裂缝分析是合理的。     

盐溶液干湿交替作用下FRP加固梁长期挠度研究

通过5根试件研究盐溶液干湿交替作用下纤维增强聚合物（FRP）加固钢筋混凝土梁的长期变形性能,持载水平为未加固梁极限荷载的30%或60%,FRP种类考虑CFRP和GFRP,盐溶液干湿交替天数为360 d,分析不同持载水平、FRP种类对加固梁长期挠度、裂缝宽度等影响规律。试验结果表明：加固梁前期挠度增长较快,后期趋于稳定;其长期挠度随荷载水平的增加而增大;CFRP加固梁长期挠度小于GFRP加固梁;持载水平为60%极限荷载的CFRP加固梁裂缝宽度总体小于GFRP加固梁;基于试验结果,考虑盐溶液干湿交替作用对FRP材料性能的影响,给出了FRP加固混凝土梁长期挠度计算方法,其计算值与试验值吻合较好。     

冻融循环作用下纤维编织网增强混凝土加固梁的受弯性能

采用四点弯曲加载的方式研究冻融循环作用下冻融循环次数、纤维编织网增强混凝土(TRC)黏结剂、TRC型式和弯曲应力水平等因素对TRC加固梁性能的影响。结果表明:冻融次数越多,承载力下降幅度越大,梁越容易发生剪切破坏;用细粒混凝土将预制TRC板粘贴到梁底,在限制裂缝、承载力及挠度变形方面所表现出来的性能与现浇TRC加固很接近,而用结构胶粘结预制TRC板在各方面性能的表现不甚理想;弯曲应力水平越大,试验梁经过冻融循环的极限承载力下降越多,梁的变形越大。冻融循环对TRC加固梁有较大影响,使得梁的破坏模式、极限承载力和挠度有所改变,但在整个试验过程中,TRC对梁的加固保持较好的作用,使梁的裂缝发展得到了较好的控制。     

冻融环境对CFRP加固混凝土梁疲劳性能的影响

通过对碳纤维布加固混凝土梁经过冻融循环作用后的疲劳试验,分析了冻融循环作用以及不同应力水平对碳纤维布加固混凝土梁的疲劳性能影响。试验结果表明:冻融循环环境作用导致破坏荷载明显降低,疲劳次数明显减少;应力水平越高,疲劳次数越小;梁的主要破坏形式是弯曲破坏。     

持载与干湿循环作用下CFRP加固高强混凝土梁耐久性研究

通过四点弯曲试验,研究并分析了在干湿循环和持续荷载共同作用下CFRP加固高强混凝土梁的耐久性。干湿循环介质采用3.5%的Na Cl溶液,循环次数设置0次、40次、80次和120次,持载等级为未加固钢筋混凝土梁极限荷载的0%,30%和60%。试验结果表明:干湿循环和持载作用后,加固梁的性能发生劣化,破坏方式逐渐由混凝土表层破坏向胶层与混凝土之间的粘结破坏发展;加固梁的极限荷载、跨中极限挠度、CFRP极限应变整体呈下降趋势,后期刚度显著降低,且随着持载等级提高,退化程度进一步加剧。     

CFRP混凝土组合梁承载力的试验研究

为了对CFRP-混凝土之间的界面力学行为及界面剥离破坏机理问题进行进一步认识,在大量试验结果的基础上,进行有限元模拟,分析了影响界面力学性能的有关参数和影响界面剥离性能的主要因素,对剥离破坏模式和机理进行了详细的分析.对裂缝的开展过程进行了仔细观察,并分析其开展机理,分析了CFRP加固混凝土的界面的黏结应力.从理论上得出CFRP对混凝土梁的加固效果十分显著,大大提高试验梁的承载力.     

混凝土表面粗糙度参数下的CFRP-混凝土界面抗冻性研究

为了研究不同混凝土表面粗糙度在盐冻环境下的CFRP-混凝土界面黏结性能退化规律,通过制作具有三面粗糙度的CFRP-混凝土试块,开展了84次CFRP-混凝土界面正拉黏结试验。探讨了混凝土强度、界面粗糙度、盐冻循环次数对CFRP-混凝土梁界面黏结性能的影响,建立了基于粗糙度f_i,盐冻循环次数n两参数下的界面剥离承载力回归模型,基于SEM检测技术分析了界面性能退化机理。结果表明:混凝土强度对界面黏结性能影响不大,当混凝土表面粗糙度为0.33时,界面黏结性能最佳;平均单个粗骨料漏出尺寸为整个粗糙度的20%时,界面黏结效果最好;在(-15～8)℃范围内,6次盐冻循环后,界面开始出现劣化,到了12次界面黏结性能降低较为明显。     

冻融环境下混凝土损伤对植筋性能影响数值分析

为了研究冻融循环对植筋性能的影响,本文通过有限元软件ABAQUS,并基于国内学者对在冻融循环作用下混凝土的损伤试验结果,进行了冻融环境下混凝土损伤对植筋性能影响的数值分析。主要分析了冻融循环作用下混凝土损伤对植筋粘结应力分布及植筋拉拔承载力的影响,并得到了植筋界面混凝土损伤演化过程。分析结果表明:随着冻融循环次数的增加,植筋系统中混凝土界面损伤破坏状况越严重;冻融循环作用降低了植筋承载力,随着冻融循环程度越大,植筋极限承载力下降越快,植筋性能退化越迅速。     

复杂环境及荷载共同作用下CFRP加固高强钢筋-混凝土梁受力性能试验

为研究冻融循环、湿热环境、持续荷载等因素共同作用对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固高强钢筋混凝土梁耐久性的影响,制作了15根CFRP加固钢筋混凝土梁。对荷载和环境因素耦合作用下CFRP加固钢筋混凝土梁的结构性能进行了试验研究和理论分析。结果表明:湿热环境和冻融循环都会对CFRP加固钢筋混凝土试件产生不同程度的影响;采用CFRP加固钢筋混凝土梁将增加试件刚度,但环境作用使得黏结界面劣化,从而使加固试件刚度降低,变形增大;持续荷载会加速环境对CFRP加固钢筋混凝土试件的劣化速度,并且随着荷载等级的增大,影响越来越明显;相同环境作用下,持续荷载使得试件极限承载力降低,并且随着持续荷载的增加,试件承载力降低加快;经受150次冻融循环、湿热1 000 h作用时,持续荷载等级为30%,60%试件的承载能力分别下降2.5%,10.2%,持续荷载会加速劣化加固混凝土试件的抗弯性能;温度40°、湿度98%的湿热环境下500 h比冻融循环150次对试件劣化程度产生的影响更为显著。     

冻融循环对混凝土梁抗弯性能的影响

冻融作用是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要原因之一,通过对快速冻融试验后试验梁的纯弯试验,研究了梁截面混凝土应变、挠度开展情况及承载力的变化规律。屈服荷载和极限荷载随着冻融循环次数的增加而降低;相同荷载下梁的挠度也明显增大,梁的刚度逐渐减小。结合快速冻融试验结果,基于已有冻融循环作用下混凝土梁抗弯承载力计算模型的分析,选择了合理的抗弯承载力计算公式进行计算分析,试验值与计算值基本吻合,为多因素影响下梁承载力损伤模型的建立奠定了基础。     

冻融循环对砂浆岩石锚杆锚固力影响的试验研究

 针对春季融雪期温度周期性变化导致砂浆岩石锚杆支护结构锚固性能劣化的现象,研究冻融循环对其锚固能力的影响。利用室内模型试验得到不同冻融循环周期下锚杆位移和锚固力的大小,以及锚杆应力、围岩应力、锚杆和砂浆交结面剪应力的变化,从锚杆荷载传递机制出发,研究冻融循环作用下锚杆的破坏模式和影响锚杆锚固性能的主要原因。研究结果表明：冻融循环使砂浆弹性模量和强度降低,加载端砂浆破坏提前,加快了荷载向锚杆深处的传递,锚杆深处应力及锚杆与砂浆交结面的剪应力增大。冻融循环作用下锚杆极限荷载降低,变形增大,且随着冻融周期的增加,荷载–位移曲线的拐点和钢筋滑移曲线的水平段出现提前,锚杆破坏时的极限荷载降低,变形增大。     

氯盐干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结性能研究

为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。     

粘结层性能对预应力CFRP布加固RC梁疲劳性能的影响

目前,对预应力CFRP布加固损伤梁疲劳性能的研究很少。本试验完善了预应力CFRP布张拉锚固装置,并设计了一套杠杆型疲劳试验加载体系。进行1根预应力硬粘结加固梁和1根预应力软粘结加固梁的疲劳试验,试验结果表明:采用软粘结可以推迟或避免CFRP布剥离破坏的发生。相比于硬粘结层,软粘结层良好的韧性可以在裂缝附近的粘结界面提供更大的剪切变形能力,能有效改善裂缝出现后CFRP布的受力环境,并且使梁的变形能力得到明显的提高。同时,因软粘结的"时滞"特点,在疲劳循环荷载作用下,软粘结层对改善加固梁的刚度特征能发挥有利的作用。     

冻融循环对冻土-混凝土界面冻结强度影响的试验研究

为研究冻融循环作用对冻土-混凝土界面冻结强度的影响,对不同冻融循环次数、法向应力、试验温度及土体初始含水率条件下的冻结界面进行了系列直剪试验,研究经历冻融循环后界面峰值剪切强度、残余剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明:冻融循环对界面剪切应力与水平位移曲线形态影响很小,经历20次循环后曲线仍是应变软化型。冻融循环对峰值剪切应力的影响强于对残余剪切应力的影响,表明其对界面胶结冰含量产生影响。当土体初始含水率较低且温度较高时,冻融循环使界面峰值剪切强度增加,但变化量较小。然而在含水率较高(20.8%)及试验温度较低时(-5℃),峰值剪切强度随着冻融循环增加而降低。因此在土体含水率较高且冻结温度较低时,对于发生小变形的冻结界面需要重视冻融循环对峰值剪切应力的影响。不同初始含水率、试验温度下冻融循环对残余剪切强度的影响较小且变化规律不明显。在试验温度为-1℃,-3℃,-5℃时,峰值黏聚力随冻融循环增加分别表现为增加、波动和下降,推测是由于界面胶结冰含量不同而引起。峰值摩擦角和残余摩擦角随冻融循环次数增加略有变化。     

冻融循环后再生粗骨料混凝土梁受弯性能试验研究

为了研究冻融循环对再生粗骨料混凝土梁受弯性能的影响,首先通过冻融循环试验研究不同冻融循环次数对再生粗骨料混凝土质量损失率、立方体抗压强度和相对动态弹性模量的影响;然后对经历不同冻融循环次数（0、25、50、75）的再生粗骨料混凝土梁进行受弯性能试验,研究了试件的破坏形态、开裂荷载和极限荷载、混凝土和钢筋应变、跨中挠度等。结果表明：冻融循环次数由0增加到25次时,再生混凝土的质量呈增加趋势,冻融循环超过25次后,再生混凝土的质量呈不断减小的趋势;抗压强度和相对动态弹性模量随着冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载随冻融循环次数的增加而减小;再生混凝土梁的极限挠度随冻融循环次数的增加呈现出不断减小的趋势。     

Influence of Freeze-Thaw Action on Deformation-Strength Characteristics and Particle Crushability of Volcanic Coarse-Grained Soils

The objective of this study is to evaluate the effect of freeze-thaw action on the deformation-strength characteristics of crushable volcanic coarse-grained soils, wherein significant particle breakage occurs even under relatively low stress levels and saturated conditions. A series of monotonic triaxial compression tests was performed for volcanic coarse-grained soils under various freeze-thaw histories. On the basis of the test results, we examined the above-mentioned effect and the relationship between the degree of particle breakage and the freeze-thaw history. The results indicate that the degree of particle breakage under consolidation and shear increased with freeze-thaw action; and consequently, the strength and the stiffness of the soils decreased with an increase in the number of freeze-thaw cycles. Moreover, to examine the influence of freeze-thaw action on the single-particle hardness of volcanic coarse-grained soils, single-particle crushing tests were conducted. The test results revealed that volcanic soil particles become more fragile after being exposed to freeze-thaw action, and as a result, the degree of particle breakage increases. These results indicate that the freeze-thaw action has a strong influence on the deformation-strength characteristics of crushable volcanic soils in terms of an increase in particle breakage, even if the soils lack frost-heave characteristics.     

冻融环境下CFRP-高强混凝土抗剪性能试验研究

在我国北方地区,冻融环境成为了限制CFRP(碳纤维)在加固混凝土结构中应用的主要影响因素之一。本文考虑冻融循环次数、CFRP与高强混凝土的粘贴顺序等因素,对CFRP与高强混凝土的粘结性能进行了试验研究。作者通过一种简单易行的双面剪切试验方法测定了不同影响因素作用下碳纤维布与混凝土之间的粘结强度,在碳纤维布上设置多个应变测点,得到应变随其距端部距离的变化关系并作出了平均粘结剪应力曲线,分析了冻融环境作用下碳纤维布与高强混凝土粘结性能的变化规律。     

锈蚀与冻融耦合作用下再生混凝土与钢筋黏结性能梁式试验研究

为了研究锈蚀与冻融循环耦合作用下再生混凝土与钢筋的黏结滑移性能,以钢筋锈蚀率及冻融循环次数为变量,对耦合作用下的钢筋再生混凝土梁试件进行试验,分析其黏结滑移特征值变化规律,并与普通混凝土梁试件进行比较。根据试验结果建立钢筋再生混凝土黏结 滑移本构关系。结果表明：各组试件均发生纵筋拔出破坏;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,冻融循环较钢筋锈蚀对黏结性能的影响更大;平均黏结应力-滑移曲线可大致分为线性上升段、非线性上升段、非线性下降段及残余段;再生混凝土试件的各黏结滑移特征值的波动幅度相对于普通混凝土的较大;在钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下,再生混凝土与钢筋间的化学胶着力要优于普通混凝土;普通混凝土的起始黏结应力与极限黏结应力的比值介于0.38~0.49之间,低于再生混凝土试件,再生混凝土抗滑移性能优于普通混凝土的。建立了考虑钢筋锈蚀与冻融循环耦合作用下的钢筋与再生混凝土黏结滑移本构关系,可为北方地区锈蚀率小于3%的再生混凝土梁黏结性能研究提供参考。