表面内嵌FRP筋混凝土粘结-滑移本构关系试验研究

通过对一组表面内嵌FRP筋混凝土试件进行拉拔试验,分析表面内嵌FRP筋混凝土的受力过程和破坏模式;研究FRP筋直径、粘结长度和FRP筋类型等因素对粘结滑移性能的影响。结果表明,试件的破坏模式表现为FRP筋与结构胶界面破坏、结构胶与混凝土界面剥离、FRP筋被拉断和结构胶劈裂四种破坏模式;内嵌BFRP筋试件的粘结应力随粘结长度的增长而增大,而内嵌GFRP筋试件的粘结应力随粘结长度的增长而减小。因FRP筋泊松比的降低和剪切滞后效应,试件的粘结应力随着FRP筋直径的增大而减小。同时,对试验结果进行处理分析,建立了一种适用于表面内嵌FRP筋混凝土粘结-滑移本构关系模型,并给出模型特征点的数学表达式,将拟合曲线与试验曲线进行对比分析。结果表明,该本构关系能够较为准确地模拟表面内嵌FRP筋混凝土的粘结滑移性能。     

BFRP筋与蒸养混凝土粘结性能研究

为研究BFRP筋与混凝土粘结性能,将BFRP筋混凝土试件蒸养8h后再各标养3d及28d,对试件进行中心拉拔试验。研究不同龄期试件破坏形态及试件粘结强度随混凝土强度和粘结长度变化的规律,利用1st Opt软件对试件粘结强度与影响因素关系进行二次非线性曲面拟合。结果表明,试件主要破坏形态为BFRP筋拔出和混凝土劈拉破坏;与粘结长度相比,混凝土强度对不同龄期试件的粘结强度影响较显著,C40比C25增幅达29.1%,17.5d比7.5d降幅达21.4%;1st Opt软件拟合的粘结强度公式为确定不同混凝土强度、不同粘结长度下试件不同龄期的粘结强度值提供理论依据。     

GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究

基于40个试件的试验,对GFRP筋试件和钢筋试件的粘结破坏进行了研究。试验结果表明,拔出端存在明显的应力集中现象;两种试件的破坏粘结强度接近,仅与混凝土的极限拉应力有关;破坏过程中GFRP试件比钢筋试件表现出了更好的延性。本文提出了筋材的混凝土保护层临界厚度确定公式,考虑了影响临界厚度的主要因素:即筋材粘结强度、混凝土单轴抗拉强度和筋材直径,建议GFRP筋混凝土保护层厚度不能简单采用钢筋混凝土的,即应通过试验提出合理的取值。     

BFRP侧向约束对GFRP带肋筋与混凝土粘结性能的影响

为考察BFRP侧向约束对GFRP带肋筋与混凝土粘结性能的影响,对36个GFRP筋混凝土拉拔试件进行试验研究,主要试验参数为BFRP侧向约束层数(0层、1层、2层和3层)和混凝土相对保护层厚度c/d(1.6、2.2和3.0)。试验结果表明:BFRP侧向约束使拉拔试件的破坏模式由混凝土劈裂破坏转为GFRP带肋筋的拔出破坏;试件的粘结强度和达到粘结强度所对应的滑移量、侧向约束应力会随BFRP侧向约束层数的增加而增大;相同BFRP侧向约束层数下,相对粘结强度随着c/d的增大而增大,但达到粘结强度所对应的侧向约束应力却随c/d的增大呈指数减小;相对粘结强度增加量随着达到粘结强度时侧向约束应力的增加呈对数增加。     

冻融循环作用下嵌入式BFRP筋与混凝土粘结性能研究

为探究高寒地区冻融循环作用对嵌入式FRP加固混凝土界面粘结耐久性能的影响,针对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋嵌入式加固混凝土结构,通过采用环氧树脂胶(EP)和高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)作为粘结材料的嵌入式FRP筋-从混凝土中拉拔试验,分析冻融循环作用下嵌入式FRP-混凝土相邻层之间的破坏模式和粘结退化机理,研究冻融循环次数、粘结材料、混凝土基体性能对粘结性能的影响。结果表明:不同侵蚀条件下试件破坏模式基本表现为胶基体与混凝土剪切破坏、胶基体劈裂破坏、毗邻混凝土-胶界面混凝土薄层剪切破坏、ECC基体与混凝土剪切破坏、FRP与ECC界面粘结破坏五种破坏模式,试件的极限粘结承载力随着循环次数的增加而呈不同程度的下降,50次循环内对试件粘结性能的影响较小,ECC试件相比环氧树脂胶试件,粘结承载力低,但表现出良好的延性。     

GFRP筋与橡胶混凝土粘结性能试验研究

为了研究GFRP直径、橡胶取代率及立方体抗压强度对GFRP筋橡胶混凝土粘结性能的影响,按照CSA标准设计了15组标准粘结试件。抗拔试验结果表明:拉拔试件的破坏形态大多为拔出破坏;GFRP直径、橡胶取代率及立方体抗压强度对粘结强度均有影响,其中粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降,随橡胶取代率的增加而下降,随立方体抗压强度的增加而提高。     

内嵌CFRP筋抗弯加固混凝土梁试验研究

通过4根梁试件的静力加载试验,对内嵌cFRP筋加固混凝土梁的受力过程、开裂荷载、屈服荷载、极限荷载、裂缝和变形情况等进行了较为系统的研究.结果表明,内嵌CFRP筋加固混凝土梁没有发生剥离破坏,且能够显著提高被加固梁的极限荷载,随加固量增加,提高幅度越大,最大可提高81.89%,而对开裂荷载、屈服荷载影响较小;加固梁裂缝间距较小,数量较多,梁破坏时最大裂缝宽度小,梁的挠度变形也相对较小.内嵌式加固方法快捷简单、不影响结构的正常使用,是一种值得推广的新技术.     

GFRP筋与再生混凝土粘结性能试验研究

为了系统研究GFRP直径、再生混凝土粗骨料取代率、立方体抗压强度及劈裂强度四因素对GFRP筋再生混凝土间粘结性能的影响,按照CSA标准设计制作了12组标准粘结试验并进行抗拔试验。试验结果表明,再生混凝土粗骨料取代天然骨料对粘结破坏形态影响不大,破坏形态以拔出破坏为主;但平均粘结强度随着再生混凝土粗骨料取代率的增大而下降;立方体抗压强度、劈裂强度两者对平均粘结强度的影响较为相似,均显示出随强度下降而下降的趋势;由于剪力滞后的影响,平均粘结强度随GFRP筋直径的增大而下降。     

混凝土中FRP筋的粘结性能

分析了FIIP筋与混凝土粘结力的组成、工作原理以及粘结应力沿埋长的分布规律；研究了FRP筋混凝土的粘结试验；对FIIP筋与混凝土发生粘结破坏时的原因和机理进行了分析；讨论了FIIP筋混凝土的平均粘结应力、粘结强度及其影响因素。     

光圆钢筋与混凝土界面粘结滑移本构模型研究

对配置光圆钢筋的既有混凝土结构进行承载性能评估时,钢筋与混凝土界面粘结性能优劣是评价该类混凝土结构的重要内容.为此,制作了4组光圆钢筋的中心拉拔试件和2组变形钢筋对比试件,选取粘结长度、钢筋表面形式为主要变量对粘结性能进行试验研究,并通过4组铝合金拉拔试件对比分析光圆筋与混凝土界面的粘结机理.研究结果表明:光圆钢筋的粘结强度显著小于变形钢筋的粘结强度,平均约为变形钢筋粘结强度的18.3%;光圆钢筋的粘结强度主要由化学粘着力和界面摩擦力构成,而铝合金的粘结强度则由化学粘着力构成,平均约为光圆钢筋粘结强度的10%;增加粘结长度后,光圆钢筋的粘结强度随之增大,但铝合金筋的粘结强度无明显变化.进一步基于试验结果及理论分析,建立了光圆钢筋与混凝土界面的粘结-滑移本构模型,并通过已有试验数据对建议模型进行了验证,吻合较好.     

FRP与混凝土界面粘结性能的试验研究

纤维(FRP)与混凝土的粘结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题。采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的粘结性能进行了试验研究。分析了FRP应变、局部粘结剪应力发展规律以及沿粘结长度在各级荷载下的分布规律。考察了混凝土强度和FRP粘结长度对粘结强度等粘结性能的影响。验证了FRP有效粘结长度,探讨了有效粘结长度的影响因素,计算得到了局部粘结剪应力滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,提出了局部粘结剪应力滑移本构关系模型以及有效粘结长度计算公式,分析结果与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用及完善相应规范的编制参考。     

氯盐干湿循环作用下嵌入式CFRP筋与混凝土界面粘结性能研究

海岛工程建设中,潮汐作用下的海水干湿循环是影响纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构耐久性能的主要因素之一。针对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋嵌入法加固混凝土结构,通过CFRP筋从混凝土块中的拔出试验研究高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRC)和环氧树脂胶作为加固粘结材料时,海水干湿交替循环作用下嵌入式CFRP筋与混凝土界面的粘结性能,并对其破坏模式、极限粘结承载力进行分析。结果表明:环氧树脂胶作为粘结材料时,随干湿交替循环次数的增加,极限粘结承载力略有下降;而HPFRC作为粘结材料时,干湿循环90 d内的极限粘结承载力得到持续增长,可以达到作为粘结材料时极限承载力的70.3%,因此HPFRC可以作为粘结材料应用于潮汐环境下的FRP筋嵌入法加固海工混凝土结构中。     

BFRP筋碱激发混凝土粘结性能试验研究与数值模拟

玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上,采用分离式模型,运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据,得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型以及碱激发混凝土的塑性损伤模型,构建了基于非线性弹簧单元的数值模型,试验结果与计算结果吻合程度较好,验证了模型的准确性。试验与模拟结果表明:粘结长度为2.5d、5d(d为BFRP筋直径)的试件均发生筋材拔出破坏,粘结长度为10d的试件均发生劈裂破坏;BFRP筋与碱激发混凝土之间的粘结应力分布并不均匀,随着粘结长度和筋材直径的增大,极限粘结强度逐渐减小;当BFRP筋直径d=12 mm,粘结长度为2.5d、5d和10d的碱激发混凝土试块极限粘结强度分别为13.92 MPa、13.56 MPa和12.60 MPa,较相同粘结长度的普通混凝土试件,其极限粘结强度分别提高6.58%、10.97%和9.76%。     

FRP锚钉锚固长度对FRP加固混凝土构件拉拔性能影响的试验研究

FRP锚钉是能有效阻止FRP加固混凝土构件界面剥离的前沿方法.为了测定FRP锚钉的不同锚固长度对FRP加固混凝土构件粘结性能的影响,采用拉拔试验,参照ACI规范的试验方法,测定了不同锚固长度下FRP加固混凝土构件的拉拔荷载.试验用不安装锚钉的控制试件和安装了15 mm、30 mm、45 mm三组FRP锚钉的试验试件,结果发现,锚固长度不同,FRP加固混凝土构件的破坏模式也各不相同,主要表现为混凝土内部浅层剥离、混凝土锥形破坏、混凝土锥形破坏联合锚钉部分拉拔破坏、混凝土浅层剥离联合锚钉断裂破坏以及FRP加固层内部浅层剥离联合部分混凝土浅层剥离破坏;FRP锚钉的锚固长度越长,加固试件的粘结性能越好;混凝土圆柱体抗压强度设计为30 MPa时,FRP锚钉的锚固长度应不得小于30 mm.试验结论可以为FRP锚钉的设计制作提供参考.     

高温下钢筋与混凝土粘结锚固性能试验研究

为研究温度对钢筋与混凝土粘结性能的影响,通过制作30个标准立方体试块、8个温度场试件及15个中心拉拔试件,分别完成了室温(20℃)、100℃、200℃、400℃、600℃下标准立方体试块抗压试验与抗拉劈裂试验、拉拔试件温度场试验及中心拉拔试验.分析了高温作用对混凝土抗压强度与抗拉强度的影响,根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验方法,在此基础上研究了高温下钢筋与混凝土粘结性能退化规律.基于Harajli模型综合考虑温度对粘结强度、峰值滑移及试件破坏模式的影响,提出了高温下钢筋与混凝土粘结-滑移本构模型.试验结果表明:高温下混凝土强度、钢筋与混凝土的粘结强度随温度升高整体呈下降趋势,但在100℃时发生陡降现象,高温下钢筋与混凝土的粘结强度变化趋势与混凝土抗拉强度相近.最后提出了高温下钢筋与混凝土的粘结-滑移本构模型,并验证了模型的适用性.     

型钢与地聚合物混凝土粘结滑移性能研究

为了研究型钢与地聚合物混凝土之间的粘结滑移规律,对9个型钢地聚合物混凝土柱试件进行推出试验,研究地聚合物混凝土抗压强度、型钢的保护层厚度、型钢的锚固长度以及配箍率四个参数对型钢地聚合物混凝土试件荷载-滑移曲线、破坏形态以及粘结滑移性能的影响。结果表明:试件的荷载-滑移曲线具有相同的发展趋势,可将其划分为无滑移段、荷载上升段、荷载下降段和水平残余段四个阶段;试件的破坏模式为混凝土劈裂破坏,劈裂裂缝从加载端型钢翼缘产生,并向自由端发展;随着地聚合物混凝土抗压强度、型钢的保护层厚度和配箍率的提高,试件的特征粘结强度呈上升趋势;与普通水泥型钢混凝土不同,型钢的锚固长度增大也会使试件的特征粘结强度提高。根据试验结果,建立了特征粘结强度的计算公式,提出了型钢地聚合物混凝土的粘结-滑移本构模型,采用该模型计算得到的型钢地聚合物混凝土粘结-滑移曲线与试验曲线吻合度较高。     

粘结长度对AFRP-混凝土界面粘结性能的影响

钢筋混凝土结构在服役期内,由于材料老化、结构损伤等原因不宜继续承载时,常常采用纤维增强聚合物(FRP)来修复或者加固.纤维粘结加固混凝土技术的基础是纤维-混凝土界面的有效粘结.为了研究不同粘结长度对芳纶纤维(AFRP)-混凝土界面粘结性能的影响,本文设计制作了12个试件,进行界面性能力学试验.分析纤维片材表面应变情况,得到粘结长度对AFRP-混凝土界面剥离承载力、界面局部粘结剪应力的影响,并得出AFRP-混凝土界面有效粘结长度范围.试验结果表明,当纤维布与混凝土界面的粘结长度小于纤维布与混凝土界面的有效粘结长度时,AFRP-混凝土界面剥离承载力会随着AFRP纤维布粘结长度的增长而增大.不同粘结长度下AFRP-混凝土界面的表面应变情况、界面局部粘结剪应力情况相似.通过试验数据的回归分析,得到AFRP-混凝土界面剥离承载力修正模型和有效粘结长度修正模型.     

冻融循环下纤维再生混凝土与BFRP筋粘结强度试验研究

为了研究纤维再生混凝土和BFRP筋间的粘结强度,本文通过54个试件中心拉拔试验,研究单掺玄武岩纤维、聚丙烯纤维、混杂玄武岩-聚丙烯纤维和冻融循环对再生混凝土与BFRP筋粘结强度的影响.结果表明:单掺玄武岩或是聚丙烯纤维都会不同程度地降低粘结强度,但降低效果不显著;掺入混杂纤维时,若体积掺量小于某一临界值,可以提高粘结强度,但掺量过多时,粘结强度降低;在冻融循环条件下由于冻融次数增加,混凝土会发生二次水化作用,导致极限粘结强度得到提高.     

玄武岩纤维增强塑料筋混凝土黏结性能的梁式试验研究

设计制作了14个玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）混凝土梁式试件和2个钢筋混凝土梁式试件,通过梁式试验分析了影响BFRP筋混凝土黏结性能的主要因素。结果表明,（1）BFRP筋的受力过程可分为微滑移段、正常滑移段、加速滑移段和下降段;（2）当BFRP筋的锚固长度相同时,随着混凝土强度的提高,黏结强度随之增大;（3）当混凝土强度相同时,随着BFRP筋锚固长度的增加,黏结强度明显减小,并且试件的破坏模式也发生了改变;（4）BFRP筋直径的大小对黏结强度的影响不明显;（5）当筋直径、锚固长度和混凝土强度相同时,BFRP筋混凝土的黏结强度与钢筋混凝土基本相当;（6）BFRP筋的外形对BFRP筋混凝土的黏结性能有着较大的影响。     

海洋环境下CFRP筋与混凝土长期粘结性能研究

对3类碳纤维浸胶纱试件的拉伸力学性能进行了比较分析,优选后制备了碳纤维复合材料(CFRP)筋,并对海洋海水条件下CFPR筋与混凝土粘结性能的耐久性进行了加速腐蚀试验研究,对极限粘结强度和自由端发生0.05、0.10和0.25 mm滑移值时的设计粘结强度进行了比较分析。结果表明,国产T700级碳纤维浸胶纱的极限抗拉强度略低于东丽T700碳纤维,但其弹性模量高于后者;在加速腐蚀试验周期内,CFRP筋与混凝土的极限粘结强度和设计粘结强度都得到了明显的提高。