FRP筋与混凝土粘结滑移试验研究

目的 探讨FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式,建立FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型.方法 对84个FRP筋混凝土试件进行单端拉拔试验,分析试验结果 ,对试件荷载(粘结应力)-滑移关系曲线进行研究.结果 试验结果 表明,试件的受力过程划分为两种形式,即肋未剥离劈裂破坏和肋剥离断裂破坏.肋未剥离劈裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、劈裂、下降和残余阶段;肋剥离断裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、剥离断裂和下降阶段.结论 FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式与FRP筋表面肋有重要关系;基于肋未剥离劈裂破坏的试验结果 建立的FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型能够比较真实地反映试件粘结滑移全过程实际受力特征.     

型钢混凝土基准粘结滑移本构关系试验研究

进行型钢混凝土标准推出试件试验，对型钢混凝土粘结滑移性能和粘结滑移受力机理研究．根据荷载-加载端滑移曲线的试验研究结果，建立型钢混凝土特征粘结强度、特征滑移的统计回归计算公式，并提出型钢混凝土粘结滑移本构关系数学模型．进一步采用所建立粘结滑移基准本构模型对型钢混凝土推出试件进行ANSYS数值模拟分析，数值模拟结果与试验结果吻合较好．研究结果表明，所建立型钢混凝土粘结滑移本构模型简单实用，并且能较全面的反映混凝土强度等级、横向配箍率、型钢埋置长度和型钢保护层厚度等主要影响因素的影响，可为型钢混凝土粘结滑移性能和型钢混凝土结构数值模拟技术研究提供参考．     

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.     

自密实混凝土与老混凝土粘结滑移关系的有限元分析

在自密实混凝土与老混凝土粘结滑移试验研究的基础上,采用弹簧单元模拟新老混凝土的粘结面,通过有限元软件ABAQUS进行了新老混凝土考虑粘结滑移的推出试件有限元分析.通过与试验结果的比较,验证了有限元模型的可行性.计算结果表明,加载端的应力最大,是个薄弱环节;加载端处应变最大而自由端处应变最小,其分布规律符合粘结滑移的扩散机理;粘结应力从自由端到加载端是不断增大的,且大部分区段内增长平稳,而在加载端附近则应力变化较为明显;粘结应力在整个粘结长度上的分布接近于指数分布.研究成果可为自密实混凝土加固工程的受力分析提供参考.     

FRP筋混凝土梁粘结滑移力学性能数值分析

为了研究FRP筋与混凝土之间的粘结性能以及FRP筋与FRP筋混凝土构件的力学性能,采用ABAQUS建立FRP筋混凝土梁有限元数值模型,模型中混凝土采用塑性损伤模型,FRP筋采用线性单元.FRP筋单元和混凝土单元采用非线性弹簧单元连接,通过选取粘结滑移本构、锚固长度计算公式和调整添加弹簧的数量以及位置来考虑粘结滑移对FRP筋混凝土梁受力性能的影响.数值模拟结果与文献试验结果具有较好的一致性,验证了该有限元模型的正确性,所得结果对FRP筋混凝土结构试验具有一定的指导作用.     

高强钢筋梁柱节点梁纵筋粘结滑移有限元分析

基于分离式建模方法,分别采用实体单元、桁架单元和弹簧单元模拟混凝土、钢筋及两者粘结,建立了HRB500级高强钢筋梁柱中节点有限元模型.考虑混凝土膨胀角、黏性系数、损伤因子等参数的影响,基于混凝土损伤塑性模型分析了梁纵筋粘结滑移性能.结果表明,在反复荷载作用下,梁端加载处及梁上部纵筋的荷载位移曲线与试验结果基本吻合,裂缝开展同试件破坏形态基本一致.     

再生混凝土与锈蚀钢筋间的粘结性能试验研究

为了探究再生混凝土结构的耐久性能,对5组不同钢筋锈蚀率(0~9%)的再生混凝土梁式试件进行加载试验。分析不同钢筋锈蚀率对再生混凝土梁式试件的钢筋应变、局部粘结应力、粘结滑移和极限粘结应力的影响。结果表明:钢筋锈蚀率大于3%时试件底部开始有细微锈胀裂缝出现;锈蚀率越大,荷载作用下钢筋应变沿锚固位置的变化曲线越平缓;局部粘结应力沿锚固段呈现出双峰分布,峰值主要集中在加载端和自由端附近;加载端附近位置滑移现象最先发生,远离加载端滑移现象延后;随着钢筋锈蚀率的增大,极限粘结强度先增加后降低,极限荷载下的滑移值增大。     

不同钢筋位置下锈蚀钢筋混凝土梁粘结性能分析

为了研究锈蚀钢筋所处的不同位置对钢筋混凝土梁粘结性能的影响，本文对12个不同锈蚀纵筋位置的梁式试件进行了4点弯曲加载。试验结果表明：纵筋位于混凝土梁底角部试件与其位于梁底中部的试件相比，在理论锈蚀率为0%、1%、2%、4%、8%时粘结强度分别降低17%、20%、46%、26%、18%。基于试验结果，建立了考虑钢筋位置的锈蚀钢筋-混凝土界面平均粘结应力-滑移本构方程。基于ANSYS软件，利用粘结-滑移本构关系进行数值模拟。结果表明，考虑钢筋位置的粘结-滑移本构模型能够有效计算平均极限粘结应力，数值模拟值与试验值吻合较好。此外，本文提出考虑钢筋位置的钢筋混凝土梁随锈蚀率变化的极限粘结强度劣化模型。     

考虑粘结滑移的型钢混凝土结构ANSYS模拟方法研究

介绍了采用ANSYS程序对型钢混凝土(SRC)结构进行非线性有限元数值模拟的实用技术和方法.结合型钢混凝土梁试验试件的数值模拟全过程,对采用ANSYS程序进行型钢混凝土结构数值模拟所涉及到的材料模型定义、几何模型建立、钢筋单元生成、约束条件、粘结滑移模拟、加载控制、计算参数设定以及后处理等问题均进行了全面介绍.重点介绍了型钢混凝土结构ANSYS数值模拟的建模技术和方法,并介绍了采用非线性弹簧单元(Combination39单元)对型钢混凝土结构粘结滑移进行准确模拟的实用方法.文中型钢混凝土梁ANSYS的数值模拟结果与试验结果吻合较好,表明本文提出的型钢混凝土结构ANSYS数值模拟技术可行,可为型钢混凝土结构的数值模拟技术研究、工程设计和理论研究提供有益的依据和参考.     

无机聚合物混凝土-钢筋拉拔试验研究

为了研究无机聚合物混凝土与钢筋间的粘结性能,制作强度等级为C40的两组6个无机聚合物混凝土(IPC)-钢筋拉拔试件,并对其进行拔出试验,其极限拔出荷载均比文献同类普通混凝土-钢筋拉拔试验极限荷载大,表明无机聚合物混凝土和钢筋之间的粘结性能要优于普通混凝土。通过对无机聚合物混凝土-光圆钢筋试验拉拔荷载位移曲线的分析将其破坏过程分为微滑移阶段、滑移阶段、下降段和残余段4个阶段。对试验拉拔过程中粘结应力的分析发现平均粘结应力与锚固深度无关,主要与钢筋表面和混凝土间摩擦力有关,光圆钢的τ-x分布曲线显示粘结应力最大的区域出现在距锚固端20～40mm处。     

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。     

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．     

有粘结预应力FRP筋混凝土梁受弯有限元模拟

采用有限元软件ABAQUS对预应力FRP筋混凝土梁受弯性能进行模拟。通过降温法施加预应力,忽略预应力筋与混凝土之间的粘结滑移。在收敛度差调整到3%、线性受拉损伤值dt的峰值取为0.9时,模拟结果与他人的试验结果比较基本吻合。     

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。     

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筋混凝土梁裂缝控制验算方法的研究

在试验及国外有关成果的基础上，提出了FRP筋混凝土梁的最大裂缝宽度计算公式；给出了能够用于工程实际的FRP筋混凝土梁最大裂缝宽度限值及使用荷载作用下FRP筋的允许应变限值的取值建议；指出在进行FRP筋混凝土梁截面的配筋设计时，很多情况下起控制作用的将是裂缝宽度的允许值而不是其极限强度。     

高延性FRP加固RC矩形柱抗震性能

为了研究地震作用下高延性纤维增强复合材料(large-rupture-strain fiber reinforced polymer,LRS FRP)加固非延性钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)方柱的抗震性能,对7个FRP加固RC方柱进行了拟静力试验.试验试件包括1根对比柱,1根碳纤维(carb...     

钢筋混凝土梁柱边节点滞回性能数值模拟

为准确模拟梁柱边节点在地震条件作用下的滞回响应,建立考虑黏结退化机制的梁柱边节点有限元模型。基于ANSYS有限元平台,采用Voce-Chaboche混合强化模型定义钢筋的循环本构关系,开发组合弹簧单元实现往复荷载作用下钢筋与混凝土间的黏结退化机制,根据损伤理论提出往复荷载作用下黏结滑移本构关系预测模型。有限元计算得到的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、应力云图与试验结果的对比表明：混合强化本构能更好地描述往复荷载作用下钢筋的滞回响应,组合弹簧单元成功地反演了往复荷载作用下钢筋与混凝土的黏结退化特征,往复荷载作用下节点梁中塑性铰的发育导致梁塑性伸长,将对边节点柱造成不利影响,梁柱边节点数值模拟结果与试验结果吻合良好,为准确模拟梁柱边节点的滞回性能提供了理论基础和技术平台。