基于基因表达式编程的NSM FRP–混凝土粘结强度预测模型

纤维增强复合材料(fiber-reinforced polymer,FRP)已被广泛应用于混凝土加固工程中。FRP与混凝土界面间的粘结性能是影响加固效果的重要因素之一,为准确预测FRP嵌入式加固(near-surface-mounted,NSM)NSM FRP–混凝土的粘结强度,运用基因表达式编程(gene expression programming,GEP)方法,选取混凝土抗压强度、粘结长度、槽深宽比、FRP轴向刚度、FRP抗拉强度及环氧树脂抗拉强度等6个参数作为粘结强度的影响因素,建立了NSM FRP与混凝土粘结强度的预测模型,提出了具体的计算公式。通过比较粘结强度预测值与实验值,发现二者较为接近,说明该模型具有一定的可靠性。对该模型进行敏感性分析,发现其可以反映粘结强度与单因素之间的内在关系,即粘结强度随着粘结长度、混凝土抗压强度、槽深宽比及FRP轴向刚度等因素的增大而增大。将该GEP模型与经验模型及小波神经网络模型进行比较,并选取6个统计指标对模型进行评价。结果表明,GEP模型与小波神经网络模型的精度较高,各项误差指标均较小,决定系数分别为0.793和0.787。总体而言,GEP模型的精度略优于小波神经网络模型,二者的精度均远高于经验模型。     

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能，故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据，系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律，通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型，基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好，并可为工程设计及后续研究提供依据。     

FRP带肋筋粘结性能试验研究

为了研究FRP筋与混凝土间的粘结力构成、粘结的工作原理以及粘结强度的影响因素,针对30种不同肋参数的GFRP带肋筋,进行GFRP带肋筋粘结性能的拉拔实验,通过FRP筋与混凝土构件粘结滑移机理、粘结滑移本构模型,系统地研究GFRP带肋筋与混凝土的粘结性能.研究结果表明:在FRP带肋筋混凝土构件的拉拔试验中会出现筋的剪切滞后现象,FRP带肋筋的粘结强度随筋直径的增大而减小.同时在凸肋和混凝土之间发生楔块效应,FRP带肋筋与混凝土之间的粘结强度主要影响因素为FRP带肋筋表面凸肋与混凝土的胶着力、咬合力.对以后FRP带肋筋的生产及实际应用提供参考依据.     

带剪力键的FRP板与混凝土粘结性能研究

目的探讨影响带剪力键的纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)板与混凝土的粘结性能的主要因素.方法采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考虑剪力键高度、宽度和长度、附加砂粒增强以及混凝土强度等因素,对带剪力键的FRP板与混凝土间粘结性能进行了深入研究.结果剪力键长度、附加砂粒增强和混凝土强度等因素对FRP板与混凝土间平均粘结强度有显著影响,而剪力键高度和宽度的变化影响较小.结论得到了5种试验因素对FRP板与混凝土间平均粘结强度的影响规律,并提出了FRP剪力键抗剪设计方法,可用于指导FRP-混凝土组合结构中组合界面抗剪设计.     

玻璃纤维增强塑料（GFRP）锚杆粘结性能的影响因素分析

通过对国内外大量拉拔试验和梁式试验得到GFRP筋与混凝上粘结性能试验结果的调查分析,探讨了GFRP筋的表面形状与表面处理方法,GFRP直径、GFRP埋入长度、混凝土强度等级与使用环境等因素对GFRP筋粘结强度的影响,指出了FRP筋的粘结滑移关系模型与粘结长度计算公式的特点与应用条件.分析表明：①粘结强度随着肋间距的增大先增加后下降,随着肋高度的增大也是先增加后下降,随着肋宽度的增加而增大;GFRP筋的粘结强度随着埋入长度的增加而降低,随着混凝土强度的提高而增加;GFRP筋在使用环境中性能的劣化使得其与混凝土粘结强度降低.②试验方法与试件没有统一标准,GFRP锚杆粘结性能研究缺少大量实验数据的支撑.     

FRP筋混凝土锚固长度的试验研究

纤维增强复合材料（Fiber-reinforced polymer,FRP）优越的耐腐蚀性可以避免筋材锈蚀引起的混凝土结构劣化。基于此,FRP筋混凝土受到国内外广大研究学者的关注。FRP筋与混凝土的粘结性能和锚固长度是影响FRP筋和混凝土协同工作的主要因素。本文对不同FRP筋混凝土试件进行拉拔试验,分析其损伤机理和粘结强度,推导不同FRP筋的锚固长度计算公式,为工程应用提供理论指导与依据。     

RC类活性粉末混凝土钢筋粘结-滑移本构模型

通过22组活性粉末混凝土中心拔出试验,分析了混凝土抗压强度、钢纤维体积掺量、钢筋直径和钢筋与RPC粘结长度对变形钢筋与RC类活性粉末混凝土粘结性能的影响,总结了钢筋拔出破坏、混凝土劈裂破坏以及钢筋拔出与混凝土劈裂破坏同时发生等3种破坏模式的发生条件,结合试验数据拟合得到RC类养护模式下各粘结锚固特征值计算公式,建立了RC类活性粉末混凝土钢筋平均粘结应力-滑移本构模型,并利用该模型与试验结果进行验证,效果较好;通过钢筋内贴应变片中心拔出试验,分析粘结应力分布规律,拟合得到粘结位置函数。试验结果表明:变形钢筋与活性粉末混凝土粘结强度随混凝土抗压强度的增大而增大;随着钢纤维掺量增加,极限粘接强度τu和残余粘接强度τr呈增大的趋势;随着钢筋直径的增大,初始粘接强度τ0先减小后增大,τu和τr减小;随着钢筋粘结长度的增大,τ0和τr增大,而τu呈减小趋势;随荷载增加,粘结应力峰值从加载端向自由端移动;粘结长度越长,粘结应力分布越不均匀;结合平均粘结应力-滑移本构模型和粘贴位置函数得到的公式能较为充分地反映RC类活性粉末混凝土与变形钢筋的粘结应力-滑移本构模型。     

高温下FRP筋与混凝土的粘结性能

为研究FRP筋与混凝土在高温下的粘结性能,对表面喷砂的GFRP、BFRP筋混凝土进行了高温下的拉拔试验,得到20～350℃温度范围内粘结强度及滑移曲线随温度的变化规律.试验结果表明,高温下FRP筋与混凝土粘结性能的衰减集中出现在树脂的玻璃软化温度区间,结合材料热分析的试验结果,本文提出了FRP筋与混凝土的粘结强度随温度的衰减模型,该模型以树脂玻璃化温度t和热分解温度n为控制参数,具有较强的通用性并可应用于其他树脂材料和纤维类型的FRP筋中.高温中FRP筋与混凝土的粘结破坏模式为FRP主筋与喷砂层间的界面剥离破坏,根据高温下二者粘结受力的特点,本文首次提出了高温中FRP筋与混凝土的四阶段粘结滑移模型,该模型以常温下的CMR、mBEP模型为原型,通过回归高温拉拔试验的变化规律以得到模型中的各项参数.经验证该滑移模型与常温及高温拉拔试验结果具有较好的吻合性,可指导应用于FRP筋混凝土构件的抗火设计中.     

HB-FRP加固RC梁的精细有限元分析

为研究EB-FRP(externally bonded FRP)和HB-FRP(hybrid bonded FRP)加固梁的抗弯性能差异.基于3片室内模型梁的试验及精细化有限元数值模拟,选取了合适的材料模型,基于钝带裂缝模型,考虑钢筋与混凝土及FRP与混凝土的粘结滑移,对比分析试验数据,验证了数值有限元模型的有效性.结果表明:EB-FRP加固梁破坏形态为FRP端部剥离破坏,HBFRP加固梁为剪切破坏;与未加固梁相比,HB-FRP加固梁承载能力比EB-FRP加固梁增加约20%;HB-FRP加固梁破坏时,FRP的强度完全发挥;钢扣件有效提高了FRP的抗剥离能力.     

基于细观建模的堆石混凝土抗压试验的数值模拟

从细观结构的角度出发,将堆石混凝土视为堆石体与自密实混凝土组合形成的复合材料,利用MATLAB与ANSYS/LS-DYNA软件建立了三维有限元模型,然后在此基础上进行了堆石混凝土模型抗压试验的数值模拟.探讨分析了应变率和堆石与混凝土粘结强度对堆石混凝土的抗压强度的影响.结果表明:堆石混凝土的抗压强度随着应变率的增大而增大,且随着粘结强度的增大而增大,但是堆石混凝土对应变率的敏感性较高,对粘结强度的敏感性较低.     

表层嵌贴预应力CFRP板条加固钢筋混凝土梁的应力传递行为

表层嵌贴预应力FRP板条加固钢筋混凝土结构技术可充分发挥FRP材料强度,且不需设置永久锚具,具有较大的潜力。以试验得到的嵌贴FRP混凝土粘结滑移关系为基础,建立了嵌贴预应力CFRP板条与混凝土的粘结应力微分方程,并根据边界条件推导了方程的解析解,得到了嵌贴预应力CFRP板条放张后界面粘结应力、CFRP拉伸应力的分析模型。与试验结果的比较表明,该模型得出的界面粘结应力及CFRP拉伸应力与试验结果吻合较好。在此基础上,考虑放张后CFRP混凝土界面不出现剥离的条件,分析了粘结界面能抵抗的最大容许预应力。     

复合材料加固混凝土梁斜截面承载力的研究

外粘贴纤维复合材料(FRP)加固钢筋混凝土梁的斜截面承载力与加固方式、FRP材料、FRP-混凝土界面应力和混凝土梁的原始参数有关。针对汶川地震中大量的斜截面破坏问题,分析了不同的加固方式、加固材料、配箍率、剪跨比和混凝土强度等参数对加固效果的影响。结果表明:FRP综合加固后混凝土梁斜截面承载力和变形能力明显提高,混凝土裂缝扩展延缓,加固效果明显;其中剪跨比和混凝土强度对加固后梁的挠度影响较大,而配筋率对加固后梁的承载力和变形能力均有较大影响,但对承载力影响最明显。同时对外贴FRP加固后混凝土梁的斜截面承载力进行理论分析,通过与已有的理论计算公式相比较,理论计算结果与试验结果符合较好。     

FRP筋与混凝土粘结性能研究进展及本构模型改进

近年来,FRP（纤维增强聚合物）筋代替钢筋在混凝土结构中得到越来越广泛的应用。与钢筋相比,FRP筋具有各向异性、非均质、表面形式不同等特性,这导致FRP筋与混凝土之间的粘结机制不同于钢筋与混凝土。为全面了解FRP筋与混凝土之间的粘结性能,收集数据建立由342个拉拔试验试件组成的数据库,分析粘结性能与各因素之间的关系,对没有达成一致结论的观点进行补充和讨论,分析高温、冻融循环、电解质溶液对FRP筋与混凝土粘结性能的影响;校核常用的粘结-滑移本构模型的计算精度,基于建立的试验数据库,提出新的精度更高的粘结-滑移本构上升段表达式。     

FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型的比较

收集了大量试验数据,对已有的预测FRP约束混凝土柱强度和极限应变模型进行了评估。在保持已有模型预测圆形截面试件准确性的基础上,考虑截面有效约束,提出了对FRP约束圆形截面和矩形截面混凝土柱均适用的改进的强度和极限应变模型。评估结果表明,已有模型中对强度的预测要好于对极限应变的预测。Gampione强度模型对所有试件整体预测较准确,Lorenzis极限应变模型对圆形截面试件预测较准确。与试验数据和已有模型的对比表明,该文模型预测更准确,且计算更简便,可用于实际工程中对强度和延性的预测。     

混合FRP嵌入式加固梁的试验方案设计

嵌入式（NSM）加固法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式,较外贴加固在某些方面具有明显优势.本文对该加固方法进行了分析和探讨.     

影响FRP筋与混凝土黏结性能的主要因素

目的阐述FRP筋混凝土的黏结机理。探讨影响FRP筋与混凝土黏结性能的主要因素．方法对84个FRP筋混凝土试件进行中心拉拔试验。总结和分析试验结果，对影响FRP筋与混凝土黏结性能的主要因素进行研究．结果剪切滞后使受拉FRP筋横截面中心与边缘的变形有一定差异，横截面的正应力非均匀分布，使得黏结强度随FRP筋直径的增大而降低．试件的黏结强度随埋深的增加而降低．对于混凝土强度等级大于C15的试件，混凝土强度对黏结强度的影响还难以定论．另外，FRP筋的表面形式和不同类型纤维组成也是影响其与混凝土黏结性能的重要因素．结论FRP筋直径、埋置深度、FRP筋表面形式和类型等均对FRP筋与混凝土之间的黏结性能有重要的影响，而混凝土强度的影响还难以确定，仍需要大量的试验进行验证．试验结果为深入了解FRP筋与混凝土的黏结性能提供了依据．     

纤维聚合物筋混凝土粘结性能的基本问题

纤维聚合物筋与钢筋性能的差异 ,使纤维聚合物筋混凝土的粘结性能与钢筋混凝土的粘结性能存在明显不同 .根据纤维聚合物筋与混凝土之间的传力机理 ,讨论了粘结应力、纤维聚合物筋应力以及锚固长度之间的关系 ,建立了纤维聚合物筋混凝土粘结计算的基本公式 .在总结国内外已有的纤维聚合物筋与混凝土粘结滑移本构模型的基础上 ,提出了粘结滑移的连续曲线本构模型 .该模型以粘结滑移曲线的三个关键点为基础 ,物理概念明确、光滑连续 .最后 ,讨论了锚固长度的计算问题 ,建议了锚固长度的计算方法     

FRP筋混凝土板冲切承载力计算方法

基于临界剪切裂缝理论,提出FRP筋混凝土板冲切承载力的计算方法. 该方法考虑拉伸刚化效应的混凝土拉伸应力-应变关系,利用截面分析法确定FRP筋受弯构件的弯矩-曲率关系. 根据混凝土板的变形假定、弯矩-曲率关系以及板的平衡方程,确定FRP筋混凝土板的需求曲线. 收集文献中试验数据对该计算方法进行验证,并将其与其他计算模型进行比较分析. 参数分析结果表明：随着混凝土强度与柱头尺寸的增加,FRP筋板承载力名义应力相应降低,混凝土板的延性呈现增长趋势;随着配筋率与厚度的增加,板冲切承载力的名义应力增大,配筋率与厚度的增加会导致板延性降低,因此在设计中应充分考虑板厚与配筋率对FRP筋混凝土板延性的影响.     

玻璃纤维片材(GFRP)与混凝土黏结性能研究

为研究FRP与混凝土的黏结性能对结构加固效果的影响,采用单面剪切的试验方法研究GFRP与混凝土黏接性能．试验考虑的因素包括混凝土表面处理情况、混凝土的强度、GFRP的宽度、GFRP与混凝土宽度比、GFRP片材在混凝土黏结面上的黏结长度等．结果表明：混凝土强度、GFRP宽度以及黏结长度等因素对GFRP与混凝土黏接性能有较大影响．根据试验结果给出建议的GFRP与混凝土黏结强度计算公式．