长期荷载作用后钢-竹界面黏结性能分析

为研究钢-竹组合构件长期荷载作用后的整体工作性能,针对纯胶结型界面与复合胶结型界面共27个钢-竹界面试件进行了长期荷载作用后的推出试验,以界面形式、长期持荷水平以及持荷时间为基本参数,对钢-竹界面的承载力、黏结应力及相对滑移进行了分析。研究表明：钢-竹界面构造形式合理,具有较高的承载能力,长期荷载作用后试件界面完整性良好,复合胶结型界面试件的破坏具有显著的延性特征;2组纯胶结型界面试件在长期荷载作用后承载力发生衰减,衰减系数分别为0.91与0.81;纯胶结型界面的剪应力与相对滑移分布具有“两端大、中间小”的特征,2组试件界面最大剪应力分别为1.41MPa和1.25MPa,与短期荷载作用后试件相比,约衰减10%和20%,界面的相对滑移则略有增长;长期荷载作用后复合胶结型界面的承载力、黏结应力及相对滑移与短期荷载作用后试件相比,未发生显著变化,自攻螺钉可有效提高界面抗剪能力,按间距80mm加设自攻螺钉后,界面最大剪应力可达到1.7MPa。提出了长期荷载作用后的钢-竹界面黏结承载力计算方法,其计算结果与试验结果吻合较好。     

粘贴竹板与木材黏结性能试验研究

进行了10个粘贴竹板与木材黏结拉伸试件的试验研究,研究参数包括竹板加工方式、竹板黏结长度、竹板黏结宽度等.在试验基础上,分析了试件黏结破坏模式、竹板应变发展及分布规律、黏结界面应力分布特点、不同破坏模式下局部黏结剪应力-滑移曲线,并对影响黏结性能的各参数进行了参数分析,为相关数值分析和工程实践提供了技术依据.     

反复荷载作用后钢-竹界面黏结性能分析

为研究钢-竹组合构件在低周反复荷载作用后的界面黏结性能,以界面形式、加载位移幅值为基本参数,设计制作了纯黏结型界面和复合黏结型界面共18个钢-竹组合试件,并进行了反复荷载作用后的二次推出试验,对钢-竹界面的极限剪力、黏结应力、相对滑移及界面损伤规律进行了分析。结果表明:钢-竹组合构件在低周反复荷载作用下具有良好的耗能能力,且复合黏结界面试件的承载能力、变形能力及延性均较纯黏结界面试件的高。当反复加载施加位移未超过临界位移值时,黏结界面几乎无损伤,界面极限剪力没有受到显著的影响,两种界面分别稳定在167 kN与233 kN左右,界面剪应力与相对滑移分布均表现出"两端大,中间小"的特征,两种界面的最大剪应力分别为1.8 MPa与1.4 MPa左右。超过临界位移值时,黏结界面出现初始损伤并不断加剧,界面极限剪力显著下降,剪应力分布不再呈现"两端大,中间小"的规律,而是出现某一端独大的现象。通过经典损伤模型分析了界面损伤演变规律,结果表明复合黏结界面的损伤系数明显偏低,且增长较为缓慢。     

碳纤维布-钢界面黏结性能试验研究

为研究碳纤维布-钢界面的黏结性能,进行了界面单剪试验,分析钢板表面粗糙度、碳纤维布层数以及碳纤维布宽度对界面剥离承载力、黏结剪应力和滑移量的影响,并测量了钢板表面粗糙度,对界面进行电镜扫描,以分析界面结合状态。试验表明,试件的破坏多发生于胶-钢界面,胶层与纤维在钢板的黏附量与钢板表面处理形式相关;界面极限剥离荷载随碳纤维布宽度和层数的增加呈非线性增长,喷砂试件界面剥离荷载达到最大值;喷砂能够有效增强胶层在钢板上的浸润性。     

CFRP板加固混凝土宽缺口试验梁界面滑移量求取方法

FRP板-混凝土之间界面的黏结能力可通过FRP-混凝土界面黏结滑移曲线来考量。为寻求相对准确的界面黏结滑移模型,研究外贴CFRP板加固混凝土梁界面特性,将混凝土梁的纯弯段混凝土保护层部分切除形成宽缺口梁,对混凝土梁实施外贴CFRP板加固,并对其进行四点弯曲加载,通过外置的测试系统可以精确测量CFRP板指定截面的移动量。试验和分析计算表明,用所设计的试验及其测试系统能够较准确地研究混凝土-CFRP板界面上的黏结剪应力及滑移特性,截面移动量易测,CFRP板受力明确且平均剪应力求取方便,可准确获取CFRP板与混凝土界面的滑移量及黏结滑移曲线,获取界面滑移量不需在CFRP板上密贴应变片,试验方法和界面滑移计算方法可为CFRP板与混凝土界面的特性研究提供参考。     

黏结树脂对复材-混凝土界面疲劳性能影响的试验研究

采用不同种类的黏结树脂制作复材-混凝土双面剪切试件,保持混凝土强度、复材粘贴层数和黏结长度等参数不变,仅将黏结树脂种类作为变化参数,进行疲劳荷载下复材-混凝土界面性能试验。比较疲劳荷载下试件破坏模式、荷载-滑移、复材应变分布、界面黏结-滑移关系等受力指标,分析黏结树脂性能对复材-混凝土界面疲劳受力行为的影响。试验结果表明,在同等疲劳荷载水平下,相比其他树脂,采用柔软树脂的试件平均疲劳寿命相对更高,界面黏结强度、刚度、界面断裂能更大、延性更好;通过液体橡胶对普通树脂进行增韧改性,能够有效改善界面的疲劳受力性能,提高疲劳寿命。     

FRP板-混凝土湿黏结界面性能的试验研究与数值模拟

在FRP板与现浇混凝土界面(简称湿黏结界面)黏结性能拉伸双面剪切试验基础上,通过对试验得到的FRP应变进行差分运算,得到黏结剪应力与滑移量,并在现有理论模型的基础上提出湿黏结界面剪应力-滑移本构关系。在此基础上,采用ANSYS有限元软件对FRP板-混凝土湿黏结界面性能进行了数值模拟,通过设置弹簧单元模拟湿黏结界面的整体受力性能,并将分析结果与试验数据进行比较。结果表明:湿黏结和干黏结界面的有效黏结长度几乎相同。试验测得的湿黏结界面的平均剪切黏结强度约为干黏结平均剪切黏结强度的1/2～2/3倍,而有限元分析结果为0.6倍;试验测得的湿黏结的断裂能仅为干黏结断裂能的0.3～0.45倍之间,而有限元分析结果为0.4倍。可见,所提出的基于有限元的数值模拟方法能够较好地模拟湿黏结界面的力学性能。     

原竹保温材料界面黏结滑移性能试验研究

为研究原竹-保温材料界面的黏结应力与滑移分布,进行了12个试件的拉拔试验,研究了界面的破坏模式、黏结机理及影响黏结强度的因素,并给出了提高原竹-保温材料界面黏结性能的措施.结果表明:原竹-保温材料界面的黏结力由化学胶结力、机械咬合力及摩擦力3部分组成.原竹-保温材料界面的滑移过程可分为4个阶段:无滑移阶段、滑移阶段、摩擦阶段、后滑移阶段.保温材料包裹原竹的长度越长、原竹表面越粗糙、原竹直径越小,其界面黏结强度越大,其中原竹表面粗糙度的影响最大.对原竹表面进行粗糙化处理、选用直径较小的原竹、用保温材料将原竹全面包裹可提高原竹-保温材料界面的黏结性能.     

冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合楼板受弯性能研究

利用我国竹资源优势,发挥竹材人造板优良的力学性能,提出一种新型的组合结构——冷弯薄壁C型钢-竹胶板组合楼板,即两张竹胶板间按一定间距布置两根冷弯薄壁C型钢,型钢与竹胶板界面用结构黏合剂黏结。结合冷弯薄壁型钢的截面特点,通过型钢与竹板单纯胶结、自攻螺钉约束及抗侧竹板加固等组合构造方式,对6块简支的组合楼板进行抗弯性能试验,探讨组合楼板在受弯条件下的整体工作性能、破坏特征、抗弯刚度及极限承载力等。结果表明,在保证构件制作精度及黏结质量的条件下,有侧板的复合胶结型组合楼板与单纯黏胶及无侧板的复合胶结型的两种楼板相比,刚度、承载力等抗弯性能指标均有大幅提高,整体性能好,组合效应突出;根据组合楼板中钢板及竹板的荷载-应变变化,提出组合楼板刚度及承载力的力学模型及计算方法,据此得到的组合楼板挠度及承载力计算值与试验值吻合较好。     

钢套筒约束下玄武岩复材筋的拉拔试验研究

考虑黏结长度、筋材直径、胶层厚度对黏结性能的影响,对11根钢套筒约束下粘砂变形的玄武岩纤维(BFRP)筋进行了拉拔试验;研究黏结应力沿黏结长度的分布情况以及宏观黏结-滑移曲线的特点。试验结果表明:试件的破坏多发生于BFRP筋与结构胶的界面;黏结应力沿黏结长度分布不均匀,黏结应力峰值出现的位置会随着荷载增加逐步远离加载端;BFRP筋与结构胶界面的黏结应力-滑移曲线可大致分为三个阶段:黏结段、滑移段、下降段。运用厚壁圆筒理论,计算了钢套筒筒壁应力,计算值与实测值吻合较好。     

法向力作用下钢-混界面黏结滑移性能

采用ABAQUS连接器单元模拟钢-混界面黏结滑移特性,并将预应力效应转化为界面法向力作用,建立了考虑法向力作用的钢板-混凝土界面黏结滑移试验的有限元模型,比较了试验和有限元模型的黏结滑移形态和黏结滑移曲线,分析了钢-混界面黏结滑移受力性能,研究了混凝土强度和法向力大小对界面黏结滑移性能的影响。通过有限元模型结果与试验结果,验证了该建模方法的有效性。结果表明:ABAQUS连接器单元能比较合理地模拟钢板-混凝土界面的黏结滑移性能; 法向力对界面峰值黏结力和残余阶段黏结力影响显著,但对峰值滑移量影响较小; 混凝土强度显著影响峰值黏结力,但对峰值滑移量和残余黏结力影响较小; 所得结论可为钢-混界面黏结滑移性能研究的有限元建模及黏结滑移关系选择提供参考。     

降低CFRP板加固梁界面应力集中方法的研究

粘接技术作为传统的焊接、铆接、螺栓连接等技术的替代已经被广泛地应用于土木工程中。为减少粘接层的应力集中,采用端部为楔形的CFRP板及保留板端溢出的胶水为工程中常用的方法。通过有限元对一般板端、板端楔形、板端反楔形及板端溢胶等情况进行了界面应力分析。结果显示,由于梁与胶层界面端部奇异点的影响,胶层底部和顶部的最大界面应力有很大差别;而板端溢胶能降低奇异点处的剪应力和正应力集中,并且使得应力的分布更平缓,这也造成板端溢胶情况的裂缝开展不在奇异点,而在溢出胶的斜面;板端正、反楔形均能降低应力集中,而反楔形的效果要好于正楔形;板端溢胶降低正应力的效果要好于板端楔形,但板端反楔形对降低剪应力的效果则要好于板端溢胶。这些结论与搭接头研究的结果一致,但加固梁的最大界面应力减小幅度要远小于搭接头。     

铝合金板与混凝土的粘结性能

铝合金材料具有强度高、变形性能好、耐腐蚀等优点,是沿海侵蚀环境中钢筋混凝土结构加固工程的理想材料;而铝合金板与混凝土的粘结性能是铝合金板加固钢筋混凝土梁能否协同工作的关键问题。基于此,对铝合金板与混凝土的粘结性能进行试验和理论研究。考虑混凝土强度、铝合金板宽度和厚度、粘贴长度及界面处理等因素对铝合金板和混凝土块体粘结性能的影响,设计了一套试件固定装置,采用万能试验机对105个铝合金板与混凝土棱柱体的粘贴试件进行了面内单剪试验。根据试验结果,结合理论分析,得到了铝合金板和混凝土连接的粘结破坏典型特征、剪应力分布曲线和粘结滑移曲线。研究表明,试件存在两种破坏形式:界面剥离破坏和混凝土层剥离破坏。界面处理对粘结性能有重要的影响,粘贴界面没有进行糙化处理的试件发生了界面剥离破坏,其他试件发生了混凝土层剥离破坏;随着混凝土强度的提高、铝合金板宽度和厚度的变小,粘结性能提高;存在一个有效粘贴长度,当粘贴长度大于有效粘贴长度后,增大粘贴长度并不能提高连接的极限荷载。     

端部混锚CFRP加固混凝土界面黏结性能模型

现阶段工程实际中CFRP加固钢筋混凝土构件采用的纯粘贴CFRP的方法,容易发生CFRP片材的早期剥离破坏,大大降低了加固效果,采用端部混锚技术可以有效改善该问题。为丰富端部混锚技术加固理论,研究端部混锚技术对CFRP加固混凝土界面黏结性能的影响,结合指数型双参数黏结-滑移本构模型,利用叠加法建立了端部混锚CFRP加固混凝土界面黏结行为理论模型,得到了界面荷载-滑移曲线、界面黏结剪切应力、CFRP正应力和应变分布表达式。并设计进行了端部锚固加固混凝土试件的单面剪切试验,将试验数据与理论公式进行了对比分析,验证了解析推导公式的正确性。此外,经参数分析可知,界面参数A对界面剥离荷载值和相对应滑移值的影响最大;当黏结长度小于有效黏结长度时,剥离荷载及对应的加载端滑移都会明显减小。     

外部粘贴碳纤维或钢板加固梁中粘结界面应力分析

钢筋混凝土梁可采用外贴碳纤维或钢板条于梁底的方法进行补强加固。但是 ,在板条与梁底间的粘结界面端部将产生较大的沿粘结面的剪应力和垂直粘结面的正应力 ,这些应力将有可能造成外贴板条端部锚固失效 ,从而 ,使梁因板条的材料强度得不到充分发挥而提前破坏。目前 ,已有的计算界面应力公式都是在弹性理论基础上假定应力沿胶层厚度为常量 ,并且 ,忽略了板条端部的应力奇异现象而得到的。为此 ,对该类加固梁的胶层应力分布 ,特别是板条端部的应力 ,采用LUSAS有限元分析程序进行了详细的计算研究 ,对影响胶层应力分布的主要因素也进行了分析研究     

Experimental study on shear behavior of box section bamboo-steel composite beams

为研究以冷弯薄壁型钢和竹材人造板通过结构胶复合而成的箱形截面钢-竹组合梁的受剪性能,以梁截面的翼缘及腹板竹胶板厚度、型钢翼缘宽度和剪跨比等为主要参数,对6根钢-竹组合箱形梁进行受剪试验,观察各级荷载作用下组合梁的应变和挠度发展,分析其破坏过程和破坏机理,研究组合梁受剪性能的影响因素,探讨钢-竹组合箱形梁的受剪承载力及变形计算方法。研究结果表明：钢-竹组合箱形梁整体工作性能优良且组合效应显著,其受力过程经历弹性和弹塑性两个阶段,具有良好的延性和安全储备;增加翼缘和腹板处竹胶板厚度可提高组合梁的受剪承载力,减小剪跨比可有效提高组合梁的受剪能力,同时适当减小型钢翼缘宽度能使梁的受剪性能进一步增强;采用所提出的组合梁的跨中挠度计算公式得到的计算值与试验值吻合较好,组合梁受剪承载力的计算公式所得结果偏于保守。     

一种测试胶体与钢质基体间粘结剪切性能的新方法

中国现行国家标准试验方法中的单层金属片搭接接头拉伸剪切试件,由于粘结区剪应力分布极不均匀,并在粘结面上产生很高的拉应力,试验结果不能真实反映胶体与金属基体之间的粘结强度,只能作为胶体质量的检验指标,不能作为强度条件使用.该文采用的组合圆盘粘结试件用于胶层粘结剪切性能测试时,胶层及结合面剪应力分布很均匀,均匀系数可达0....     

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。     

湿热环境下粘钢加固混凝土界面的粘结性能

钢板-混凝土界面粘结性能是粘贴钢板加固混凝土结构的关键。通过对湿热环境下27个钢板-混凝土试件进行试验研究,分别进行5、10、15d的加速湿热老化,然后进行双剪试验,获得了钢板-混凝土界面发生剪切剥离破坏过程中的极限荷载、钢板应变分布及荷载-位移关系。分析了环境温度、湿度耦合作用对钢板-混凝土界面粘结耐久性能的影响,并综合考虑钢板-混凝土的粘结破坏模式、受力过程、粘结界面相对位移发展规律,提出了粘结界面剪应力、滑移与温度和湿度相关的表达式。建立了考虑温度、湿度影响的粘结-滑移本构关系模型,数值模拟结果与试验结果吻合较好。