基于黏结滑移内聚力模型的纤维增强材料网格加固混凝土梁弯曲承载力计算

为深入研究纤维增强复材(FRP)网格-水泥基材复合加固钢筋混凝土(RC)梁的抗弯性能,对完成试验的5根梁试件进行有限元建模,并引入黏结滑移内聚力模型单元,重点分析了受弯破坏时复合层与RC梁的界面损伤演化机理。以FRP网格单位加固量和RC梁配筋率为导向,建立多个参数化有限元模型进行对比分析,最终提出基于黏结滑移内聚力模型的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型,并依据相关文献验证计算模型正确性和适用性。研究结果表明：基于黏结滑移内聚力模型单元建立的有限元模型能够有效拟合试验过程与试验结果;复合层与RC梁的界面损伤由剪跨段出现并沿着网格方向发展至支座处,最终同时损伤导致界面破坏;网格单位加固量与配筋率对RC梁弯曲承载力影响较大,网格单位加固量与发生剥离破坏时跨中网格应变呈负相关,配筋率对发生剥离破坏时跨中网格应变影响较小;提出的FRP网格加固RC梁弯曲承载力改良计算模型是正确并适用的,能够较好地预测加固试件的弯曲承载力和跨中网格应变。     

FRP-预裂缝混凝土界面黏结性能有限元分析

纤维增强复合材料布(FRP)与混凝土界面的黏结性能是粘贴FRP布加固混凝土结构中的关键问题。对预设裂缝混凝土表面粘贴FRP板的单剪搭接接头进行三维有限元模拟。在建模中考虑了预设裂缝与加载端的距离和FRP布粘贴长度两个变量,得出了FRP布与混凝土界面剪应分布曲线。基于有限元分析结果,着重对界面剪应力分布规律、剥离机理进行了讨论。研究结果表明:在加载初期,有裂缝试件的界面剪应力在裂缝处出现应力集中,当裂缝距加载端越近时,裂缝处应力集中越严重。有裂缝界面的有效黏结区首先是加载端与裂缝之间的区域,在此区域软化后,裂缝与自由端间的区域才有效地发挥作用。与无裂缝混凝土界面相比,预设裂缝界面的应力分布差异较大,从而影响其剥离机理。     

铝合金筋加固混凝土梁界面黏结性能与剥离承载力研究

通过试验研究与有限元模拟计算,分析了铝合金筋嵌入式加固混凝土梁的破坏模式和承载能力,对比了不同的剥离承载力计算模型,获得了铝合金筋应力和应变以及界面黏结应力沿梁跨度方向的分布曲线,推导出界面黏结-滑移关系和剥离承载力计算公式.结果 表明:铝合金筋加固混凝土梁界面剥离破坏模式分为界面剥离破坏和混凝土保护层剥离破坏,混凝土...     

考虑界面黏结滑移的玻璃纤维增强复材-混凝土组合梁力学性能数值分析

纤维增强复材(FRP)型材加混凝土翼板是目前研究较多的一种典型FRP组合梁/板结构,它既能发挥FRP优良的抗拉性能,又能弥补FRP型材因尺寸纤薄导致的构件刚度及抗剪性能不足。但目前数值分析中大多忽略了界面的黏结滑移及剥离,不能全面有效地分析组合梁的破坏机制及其力学性能。为此,针对一种玻璃纤维增强复材(GFRP)工字梁与混凝土板上翼缘组合梁,考虑胶结界面的黏结滑移及剥离,建立了界面双线性内聚力单元,分析组合梁加载过程中的界面力学行为以及组合梁的力学性能。与组合梁受弯性能试验结果的对比,验证了所建GFRP-混凝土组合梁有限元模型的合理性和有效性。数值分析结果显示:组合梁受力初始阶段,混凝土板上翼缘与GFRP型材在有效黏结下协同受力,随后混凝土受拉区产生微裂缝,界面黏结逐步损伤,结构的整体刚度降低,荷载逐渐主要由GFRP型材承担,结构的破坏模式及其承载性能受混凝土翼缘强度与胶层类型等影响。     

喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能试验研究

为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。     

纤维复合材料布加固混凝土梁受剪性能的试验研究

本文介绍了8根GFRP布、1根CFRP布加固混凝土梁以及1根未加固对比梁的受剪试验,研究了FRP布受剪加固形式、加固量、剪跨比、FRP材料类型等对受剪性能的影响,着重研究了U型FRP布受剪加固的剥离破坏性能和承载力。根据FRP布应变的试验实测结果,分析了剥离破坏时FRP布的有效发挥程度及其对受剪承载力的贡献,提出了U形FRP布受剪加固混凝土梁剥离承载力的计算公式。     

HB FRP加固混凝土结构组合界面黏结特性

为揭示HB-FRP(hybrid bonded fiber reinforced polymer)加固混凝土结构多作用组合工作机制,设计了5组黏结作用组合试验.基于实测荷载-滑移关系、应变分布、黏结-滑移关系开展了界面黏结特性研究,提出组合界面黏结-滑移统一模型和黏结荷载表达式.结果表明:HB-FRP加固混凝土组合作用可拆分为FRP黏结混凝土、侧压力和FRP黏结钢板;组合界面的黏结应力发展不同步,FRP板下表面与混凝土的剥离早于FRP板上表面与钢板的剥离,叠合工作时序不同;由侧压力引起的界面摩擦应力随界面应力的发展而增加并趋于稳定;理论模型结果与试验结果具有较好的一致性,可用于计算组合界面的黏结荷载.     

BFRP和CFRP加固受弯混凝土界面疲劳性能试验

以纤维增强复合材料（FRP）片材外贴混凝土受弯构件为研究对象,探讨玄武岩纤维（BFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）加固混凝土界面疲劳性能。通过实施四点弯曲加载试验,研究了BFRP和CFRP加固混凝土界面疲劳破坏模式、界面疲劳裂缝扩展规律以及构件跨中挠度和FRP应变随加载循环次数的变化规律,并对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力和疲劳寿命进行了分析,给出了BFRP和CFRP加固混凝土界面的疲劳强度。研究结果表明:与BFRP 混凝土界面相比,CFRP 混凝土界面的静载剥离承载力提高了约50%,其疲劳寿命也明显提高;既有疲劳历程对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力影响不大。     

SWR-PM加固层与混凝土界面黏结性能试验研究

进行了钢丝绳-聚合物砂浆（SWR-PM）加固层与混凝土的单面剪切试验,研究了混凝土强度、加固层黏结长度和加载端受压高度对试件破坏形态及剥离承载力的影响规律.结果表明：试件的破坏形态包括界面剥离破坏、混凝土拉剪破坏及混合破坏;界面剥离承载力随着黏结长度的增加而增长,直至黏结长度超过有效黏结长度后,剥离承载力才趋于稳定;试件的破坏荷载随着混凝土强度的增大而提高.建立了加固层黏结长度与界面剥离承载力的关系计算式,计算结果与试验结果吻合良好.     

纤维增强复合材料网格-环氧砂浆加固混凝土梁的抗剪性能试验

通过对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究纤维增强复合材料(FRP)网格-砂浆加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的界面机理和破坏模式,深入分析不同加固参数下此种加固方法的抗剪加固效果以及FRP网格的实际受力行为;并通过收集到的试验数据对五种现有计算模型进行分析对比。研究结果表明:FRP网格加固试件可抑制斜裂缝的发展,大大提高试件的极限承载力和变形能力,加固效果显著;当原混凝土梁的剪切斜裂缝宽度过大或出现剪压破坏时,FRP网格-砂浆与原混凝土梁间易产生不同程度的界面剥离破坏;在一定范围内,FRP网格的抗剪贡献与混凝土强度、剪跨比呈负相关,与FRP网格加固量呈正相关;并且混凝土强度或剪跨比越大,加固层出现界面提前剥离的可能性越高。     

FRP-混凝土界面粘结性能有限元方法研究

分析FRP-混凝土界面的粘结性能, 是研究FRP外贴加固钢筋混凝土结构的基础问题。本文根据已有的面内剪切试验研究结果, 采用大型通用有限元程序MSC.Marc建立有限元模型并导入裂面剪力模型子程序, 进行了非线性计算分析。引入了“裂缝带模型”、“界面粘结承载力”、“有效锚固长度”等概念, 对混凝土单元开裂软化模量以及裂面剪力模型进行了优选。得到了FRP应变分布规律和界面粘结应力分布规律, 提出了全新的“粘结屈服平台”概念, 建议相关的界面性能非线性有限元分析采用本文的方法。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性有限元分析

在参考了其他学者在钢筋混凝土非线性有限元分析中所做工作的基础上,编制了完整的碳纤维布加固钢筋混凝土梁的非线性有限元分析程序.程序中采用了分离式有限元模型并且考虑了钢筋与混凝土之间粘结滑移关系.通过与试验梁对比,程序计算所得加固与未加固梁的极限承载力、梁的破坏形式、荷载-挠度曲线、加固层应变与试验值都很接近,验证了程序的可行性与适用性.     

基于OpenSees的钢筋混凝土框架节点抗震性能影响因素分析

为了研究低周反复循环荷载作用下混凝土框架节点的抗震性能,本文采用有限元软件OpenSees对其进行数值模拟分析.主要研究了节点核心区混凝土非线性抗剪切性能、核心区梁柱纵筋锚固滑移性能、梁柱混凝土强度等级三方面因素对节点抗震性能的影响.通过对比分析,得出核心区梁柱纵筋锚固滑移性能对节点抗震性能影响最大;节点核心区混凝土应具有足够的抗剪切强度,但盲目的靠提高剪切性能寻求较好的节点抗震性能是没有意义的.核心区抗剪性能的提高应该和粘结强度提高及混凝土强度等级提高等其它因素结合起来,才能很好地提高混凝土框架节点的抗震性能;同时得出梁柱混凝土强度等级对节点抗震性能影响很小的结论.     

框架节点梁柱端部碳纤维布加固的受力分析和设计方法研究

针对各种原因造成的与钢筋混凝土节点(柱脚)相连的梁或柱抗弯性能不足,设计了一种用碳纤维布提高梁柱抗弯能力的加固方法,并用试验进行了验证。本文用ANSYS有限元程序建立了梁柱端部用碳纤维布加固的钢筋混凝土框架中部梁-柱-节点试件的三维有限元模型,用弹簧单元模拟胶层的粘结滑移,分析了应力在混凝土、碳纤维布和铝角钢之间的传递和发展过程。在与试验结果的对比分析和对有关参数的有限元分析基础上,提出了该加固技术的设计方法。     

Modelling the FRP-concrete delamination by means of an exponential softening law

Among rehabilitation strategies, bonding of Fibre Reinforced Polymers (FRP) plates is becoming more and more popular, especially for what concerns concrete structures. The performance of the interface between FRP and concrete is one of the key factors affecting the behaviour of the strengthened structure. Up to now, closed-form analytical solutions exist only for the local bond-slip law with linear softening. The aim of the present paper is to show that analytical solutions can be achieved also assuming an exponential decaying softening law. Accordingly, the expressions for the interfacial shear stress distribution and the load-displacement response are derived for the different loading stages. A full parametric analysis of the problem has been performed, highlighting the size effect on the structural behaviour as well as the effects of the bond length, of the FRP stiffness and of the interface cohesive law. A comparison with other analytical models as well as with experimental data available in the literature concludes the paper.     

传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力 影响参数灰色关联分析

为研究传统风格建筑混凝土梁-柱节点的破坏特征及力学性能,进行了2个节点试件的动力循环加载试验,包括1个传统风格建筑混凝土双梁-柱节点试件和1个单梁-柱节点对比试件,获得了试件的恢复力特征曲线。基于试验研究结果,采用ABAQUS软件建立试件三维有限元模型,在验证模型结构合理性的基础上,结合灰色系统理论的关联分析方法,以轴压比、混凝土强度、上下梁间距及配箍率等关键参数为关联因子,对影响传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力的关键参数进行关联度计算,得出了各参数对其承载力影响权重排序。结果表明:相对于单梁-柱节点,传统风格建筑混凝土双梁-柱节点承载力及耗能能力较高,滞回曲线更饱满,但其位移延性略小于单梁-柱节点; 总体上,传统风格建筑混凝土梁-柱试件节点域的变形及耗能能力较强,抗震性能良好; 传统风格建筑混凝土梁-柱节点承载力关键影响因素的权重依次为混凝土强度、配箍率、型钢强度、轴压比; 所得结论为传统风格建筑力学性能及承载力计算的进一步研究提供了新思路。     

喷射FRP-混凝土界面的黏结滑移模型研究

为研究喷射FRP-混凝土界面黏结滑移关系,对5个试件进行了双面剪切试验以及数值模拟,分析其界面破坏模式、界面受剪承载力、加载端荷载滑移曲线、界面黏结滑移关系等力学性能指标,并对纤维体积率、喷射FRP厚度等影响因素展开了研究。最后在试验和数值模拟的基础上,建立了喷射FRP-混凝土界面黏结滑移本构模型,并将模型计算结果与试验结果进行对比。研究表明：纤维体积率和喷射FRP厚度对界面黏结性能影响较大;论文所建的界面有限元模型可较为准确地模拟喷射FRP-混凝土界面的黏结力学性能;提出的指数型理论计算模型具有较高的准确度及一定的安全裕度,可用于实际工程中分析喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能。论文研究成果可为喷射FRP加固技术的应用推广提供理论基础。     

FRP筋混凝土梁有限元分析与抗弯承载力计算

对FRP筋混凝土梁正截面抗弯承载力分析是FRP筋用于实际工程的前提。我国混凝土规范已经给出了普通钢筋混凝土结构承载力计算公式,由于FRP筋与普通钢筋在材料性质上有很大差异,普通钢筋混凝土结构承载力计算公式对于FRP筋混凝土结构不是完全适用的。本文在应用ABAQUS有限元软件分析和混凝土规范的基础上提出适用于FRP筋混凝土梁承载力计算的实用计算方法。     

FRP约束钢筋混凝土柱承载力非线性有限元分析

借助有限元分析软件ABAQUS,通过建模合理选取材料本构关系、确定单元类型、界面处理以及网格划分的设置,建立FRP约束钢筋混凝土柱在轴心压力作用下的非线性有限元计算模型,得出各个阶段试件的承载能力。与试验结果进行比较,结果表明,有限元计算的极限承载力和荷载-挠度曲线与试验结果较好吻合,验证了有限元分析模型的适用性。