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网格-ECC复合层加固混凝土界面定量化处理及黏结性能试验研究

针对传统纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer, FRP)网格-工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites, ECC)复合层加固钢筋混凝土(reinforced concrete, RC)结构存在界面处理质量无法保证的问题,提出通过对混凝土表面钻孔定量化描述界面粗糙度的改良FRP网格-ECC复合层加固方法,并建立了粗糙度评价指标,即界面处理率。为研究不同界面处理率下复合层与混凝土之间的界面黏结性能,开展复合层抗拉试验研究其材料性能,并对4组12个双剪试件进行试验,考察不同界面处理率对复合层与混凝土黏结剪切性能的影响。研究结果表明：复合层的拉伸应力-应变曲线呈双线性,抗拉强度为10.62 MPa,极限拉应变为0.0138;未界面处理的试件发生了界面剥离破坏,经界面处理后试件随着界面处理率的增大,破坏模式逐渐从临界断裂破坏向复合层断裂破坏过渡,即定量化界面处理的改良加固法可抑制界面的剥离,且可在一定程度上控制界面破坏形态;基于现有FRP片材-混凝土的黏结滑移模型,并考虑FRP网格-ECC复合层整体受力行为和界面处理率...     

纤维增强复材网格-工程水泥基复合材料加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

为探明纤维增强复材(FRP)网格-工程水泥基复合材料(ECC)复合加固钢筋混凝土梁在其受剪过程中的加固作用机理和破坏模式,对7根试验梁进行了四点弯曲静力加载试验,研究FRP网格-ECC加固的微观力学性能和FRP横、纵网格筋在抗剪过程中的贡献大小,最后将三种既有计算模型的计算值与试验值进行对比分析。研究结果表明:试验梁发生了三种形式的破坏:剪压区混凝土受压破坏、FRP网格-ECC复合层剥离破坏、支座混凝土被压溃破坏;与普通混凝土梁相比,FRP网格-ECC加固梁的抗剪承载力有大幅提高,幅度可达35%～45%;在三种计算模型中,FRP网格材计算模型与实际吻合程度最高,可用来更为准确地预测FRP网格-ECC加固RC梁的抗剪极限承载力。     

高强钢绞线网加固混凝土粘结性能试验研究

通过高强钢绞线网聚合物砂浆加固层与混凝土结构的剥离破坏试验,对加固层与混凝土界面的剥离破坏特征进行了研究。探讨了单侧加固、植筋加固及U型加固等不同的加固方式对加固层抗剪承载力及抗剪强度的影响。试验结果表明,采用U型加固等增加粘结面积的方式能有效提高加固层粘结面抗剪承载力,但同时会削弱加固层的抗剪强度,而在界面上植入抗剪钢筋后,能同时提高聚合物砂浆加固层的抗剪承载力及抗剪强度。根据试验结果,提出了最小植筋率的建议值。     

碳纤维增强复合网格-聚合物水泥砂浆加固RC梁抗剪性能试验研究

为研究碳纤维增强复合(CFRP)网格和聚合物水泥砂浆(PCM)复合加固工字形截面钢筋混凝土(RC)梁的抗剪性能,对3个试件进行抗剪性能试验和有限元模拟,分析了CFRP网格-PCM加固RC梁的抗剪破坏机理,研究了不同加固方式对试件抗剪性能的影响。研究结果表明：采用CFRP网格-PCM对RC梁进行抗剪加固可有效抑制斜裂缝的发展,能够较大幅度提高RC梁的抗剪承载力;相比仅腹部加固的试件,腹部和腋部都加固的试件的二次刚度、极限荷载均有所提高,且CFRP网格变形减小,与混凝土界面的黏结能力增强;在有限元分析中,采用混凝土的CDP模型和Spring2弹簧单元来预测CFRP网格加固混凝土的抗剪承载力是可行的;建立了基于杆状材料有效应变的抗剪计算方法,该方法可有效预测加固RC梁的抗剪承载力,为结构加固设计提供参考。     

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.     

预应力FRP网格加固混凝土空心板的张拉工法及其抗弯性能试验研究

FRP网格拥有双向纤维筋,刚度较低,强度较高,是一种线弹性材料,相比于FRP片材加固抗剥离性能与耐火性能更好。预应力FRP网格加固技术可以有效改善结构力学性能,充分发挥FRP网格强度高的特点,进一步抑制结构变形和裂缝扩展。设计了一套预应力FRP网格的张拉工法,利用波纹型夹片式锚具完成了网格的张拉,并介绍预应力FRP网格加固混凝土空心板的流程。同时进行了两根FRP网格加固空心板的抗弯性能试验,结果表明使用预应力FRP网格加固后的空心板,其开裂荷载、屈服荷载与极限承载力相对于基准板提高了76%,81%,77%。     

FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能

对纤维增强聚合物(FRP)网格约束混凝土圆柱进行了轴压荷载试验;给出了FRP网格侧向约束强度和侧向约束刚度计算公式及FRP网格约束混凝土圆柱的应力-应变关系模型确定方法.在此基础上,进一步完成了FRP网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验,重点探讨了FRP网格加固用量及FRP网格中纵筋是否锚入柱底座对试件承载力和变形能力的影响.结果表明,FRP网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高,约束后的应力-应变关系曲线有无软化段主要与FRP约束量有关,FRP网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能.     

带剪切销钉的复合砂浆加固砌体界面抗剪性能研究

通过对16个复合砂浆加固砌体试件进行砌体-复合砂浆界面的抗剪试验,得到了界面的破坏形态、抗剪强度和荷载-滑移曲线。试验结果表明：剪切销钉能显著提高粘结面的抗剪强度,并且随剪切销钉植筋面积增加界面抗剪强度也随之增大;剪切销钉能改变界面的破坏模式,增大界面破坏时的滑移变形;剪切销钉植筋深度是影响界面抗剪强度和破坏形式的另一个主要因素,砌体中剪切销钉的最小植筋深度应取10倍销钉直径;水泥基界面剂对界面抗剪强度有负面影响,因此用水泥复合砂浆加固砌体结构时不宜使用水泥基界面剂。在试验研究基础上,拟合了考虑剪切销钉植筋面积的砌体-复合砂浆界面抗剪强度公式。图10表3参10     

钢筋混凝土T梁HB-FRP抗剪加固试验和数值模拟

基于室内模型试验,开展了混合黏结纤维增强复合材料(HB-FRP)抗剪加固钢筋混凝土T梁的受力性能研究.对未加固、外贴纤维增强复合材料(EB-FRP)加固及HB-FRP加固T梁进行了破坏性对比试验,并采用Abaqus软件建立了精细化有限元模型,对比分析了试验和数值计算结果,验证了有限元模型的准确性;在此基础上进行参数分析,研究了混凝土强度、箍筋间距、FRP条带数量及FRP厚度对加固梁抗剪承载能力的影响.结果 显示:HB-FRP抗剪加固梁的剪切裂缝间距要小于EB-FRP加固梁的裂缝间距;EB-FRP加固梁发生黏贴区域大面积剥离,而HB-FRP加固梁仅在相邻钢扣件间有裂缝的区域出现了剥离,钢扣件有效抑制了裂缝剥离扩展;HB-FRP抗剪加固梁的FRP应变水平为EB-FRP抗剪加固梁的2倍,表现出了较好的延性.综合考虑未加固梁、EB-FRP加固梁及HB-FRP加固梁的参数分析结果,对钢筋混凝土T梁抗剪承载能力的影响因素按照重要性降序为:混凝土强度、箍筋间距、FRP间距、FRP厚度.     

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。     

FRP复合材料与混凝土的粘结强度试验研究

FRP复合材料与混凝土的粘结强度是混凝土结构外粘FRP板材这一加固新技术的重要研究课题。本文首先采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法,考虑FRP板的搭接长度、支座高度变化、试件对中偏位、FRP板与混凝土块的宽度比等因素,对FRP与混凝土的粘结强度进行了深入研究。然后利用试验结果与最近提出的陈-滕粘结强度公式作了比较研究。研究结果表明:(1)粘结破坏有FRP剥离破坏和混凝土拉剪破坏两种形式;(2)FRP板的搭接长度、试件对中偏位、FRP板与混凝土块的宽度比等因素对粘结强度有显著影响,支座高度变化也有一定影响;(3)粘结强度不小于“有效粘结长度”时,陈-滕粘结强度公式具有较高精度。     

FRP加固混凝土梁抗剪剥离破坏设计公式综述

外贴FRP片材对混凝土梁进行抗剪加固往往由于FRP和混凝土之间的界面剥离而导致破坏.国内外已经对此进行了大量的研究工作,并提出了相应的设计公式.本文收集整理了现有的抗剪加固剥离破坏的设计公式,并与大量试验结果进行对比,从受剪剥离机理上讨论了这些公式存在的问题.     

FRP片材加固混凝土梁剥离承载力计算及设计

粘贴FRP片材加固混凝土结构的界面剥离是该加固技术的关键问题。根据近年来对FRP片材加固混凝土的界面粘结性能、FRP片材加固混凝土梁的受弯和受剪剥离性能的试验和理论研究,介绍了FRP片材加固混凝土梁的抗弯和抗剪剥离承载力的计算和设计方法,及其有关保证剥离承载力的构造要求。     

聚合物砂浆与混凝土抗拉黏结破坏特征

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固技术是近年来兴起的新型加固工艺.对该加固技术的研究表明:加同层发生剥离破坏是其主要破坏方式之一,如何保证加固层与混凝土界面的黏结性能是加同成败的关键.通过243个测点的正拉黏结强度试验,分析了聚合物砂浆与混凝土界面黏结抗拉破坏的特征,阐述了混凝土强度、界面粗糙度、龄期、修补方位对黏结破坏方式的影响.     

新加梁端部与原柱混凝土界面抗剪性能试验分析

以在原钢筋混凝土柱上新加混凝土梁为研究对象,设计制作了五组13个试件进行了单调静载试验,主要分析混凝土强度、植筋配筋率和新加梁上作用集中荷载的剪跨比三种参数,对新加梁梁端新旧混凝土界面抗剪性能的影响。试验结果显示,试件均发生梁柱新旧混凝土界面的破坏;随着剪跨比减小,界面抗剪承载力增大,相应的梁底位移增大,但加载点处的位移减小;随着混凝土强度的提高,梁柱界面处的抗剪承载力增大,但梁底位移变化很小;随着植筋配筋率的增大,梁柱交界面处的抗剪承载力增大,相应的加载点与梁底位移也越大。     

聚合物砂浆与混凝土抗拉粘结性能研究

高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固技术是近年来兴起的新型加固工艺。对该加固技术的研究表明:加固层发生剥离破坏是其主要破坏方式之一,如何保证加固层与混凝土界面的粘结性能是加固成败的关键。通过243个测点的正拉粘结强度试验,分析聚合物砂浆与混凝土界面粘结抗拉性能,阐述混凝土强度、界面粗糙度、龄期、修补方位对正拉粘结强度的影响,最后提出正拉粘结强度的计算模型。     

混凝土梁外贴FRP抗剪加固承载力计算

剥离破坏是外贴FRP片材加固混凝土梁主要的破坏形式。回顾了对外贴FRP混凝土梁的试验研究、有限元分析和国内外现有的受剪剥离承载力计算公式。讨论了斜裂缝宽度分布规律,建立了FRP滑移分布模型,在此基础上分析了受剪剥离破坏时FRP的应力分布,讨论了FRP抗剪贡献与粘结长度、粘结方式等参数之间的关系。提出了受剪剥离承载力计算公式,与大量试验结果的对比表明,给出的设计建议公式与试验结果吻合良好,可供设计应用参考。     

CFRP网格加固混凝土板抗弯性能试验研究

通过对不同CFRP网格加固长度下混凝土板的力学性能的试验,探讨了CFRP网格作为加固构件的可行性,比较了不同CFRP网格加固长度对混凝土板的抗弯性能及破坏形态的影响。试验结果表明,与不加固板相比,加固板的抗弯性能明显增大,出现裂缝时板所能承受的荷载,板的屈服荷载和极限荷载也有所提高。随着网格加固长度的增大,混凝土板的破坏形态由剥离破坏转变成CFRP网格破坏。     

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。