持续荷载下CFRP-混凝土界面黏结性能试验与分析

为研究持续荷载对CFRP(碳纤维增强复合材料)-混凝土界面粘结性能的影响,首先通过3组双面剪切试件确定了界面极限剥离荷载P_u,然后进行了4种荷载水平下持载时间分别为5、10、15、30、60、90 d共24组双剪试验.结果表明:经过持续荷载作用,与界面峰值剪应力τ_(max)相应的界面滑移s0有所减小,减小幅度与荷载持续时间和荷载大小无明显相关,荷载作用90 d后,s0降低50%左右;当持续荷载大于0.5Pu时,靠近加载端15 mm范围内的界面峰值剪应力τ_(max)随荷载大小和持载时间的增加而降低,此范围以外τ_(max)未发生明显改变,基于试验数据,给出了持续荷载作用下界面的粘结滑移本构模型,对试件的破坏试验表明,在粘结长度大于有效粘结长度时,持续荷载的作用对界面的极限剥离荷载没有明显影响,但会降低剥离过程中界面首次出现剥离的荷载P_(db),在0.5P_u、0.7P_u、0.9P_u持续作用90 d后,P_(db)分别降低了42%、54%、66%.     

斜拉桥系统地震易损性评估的Pair Copula技术

大跨度斜拉桥作为高次超静定结构,通常包含主塔、斜拉索、主梁、辅助墩及连接墩等较多构件,由于地震作用下各构件相互影响,准确模拟构件地震响应之间的相关性对斜拉桥整体系统的易损性评估十分关键。因Pair Copula能较好地模拟构件两两之间的相关性,理论上可将Pair Copula分层迭代模拟斜拉桥整体系统,进而提出基于Pair Copula迭代模型的斜拉桥系统地震易损性评估方法。基于结构不确定性参数及地震动不确定性,采用拉丁超立方抽样技术建立桥梁-地震动概率地震响应分析样本;通过非线性动力时程及相关性分析,量化构件地震响应之间的相关性;采用极大似然估计拟合Pair Copula模型,基于AIC及BIC准则对其进行优选;通过Pair Copula分层迭代,建立斜拉桥整体模型并对其进行地震易损性评估。工程实例表明,基于Pair Copula分层迭代技术能准确模拟多构件之间的相关性,假定构件地震响应完全不相关,会显著高估斜拉桥整体系统的地震易损性。     

基于声发射技术的早龄期扰动对混凝土力学性能影响分析

为研究早龄期扰动对混凝土力学性能的影响并明确其影响机理,采用室内扰动的方法在混凝土凝结初期和凝结中期提供扰动并进行强度试验和声发射试验,从微观角度分析早龄期扰动对混凝土力学性能的影响。结果表明,早龄期扰动对混凝土力学性能影响较大,凝结初期受扰动混凝土抗压强度增大,凝结中期受扰动混凝土抗压强度减小,同时不同扰动参数变化对试件抗压强度影响不同。根据不同声发射参数分析,发现早龄期扰动后试件初始微裂纹数量越少,损伤越小,试件破坏时累积能量越大,产生剪切裂缝事件点所占比率越小。最后,从初始微裂纹角度解释了早龄期扰动对混凝土力学性能的损伤机理。     

受剪应力影响的CFRP-钢界面蠕变本构模型

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢界面胶粘剂的蠕变特性,开展不同拉伸荷载作用下CFRP-钢双剪试件的长期加载试验,分析CFRP应变分布规律及其随加载时间变化特点.基于Burgers模型特性及胶层剪应变随时间变化规律给出了模型中各参数的求解方法.根据试验数据拟合得到了Burgers模型和Findley幂律方程中各参数的表达式.结果表明:在长期界面剪切应力作用下CFRP-钢界面胶粘剂发生了蠕变变形,CFRP应变从加载端到固定端非线性减小,其随加载时间增加而增大且增大速率逐渐减小;界面名义剪应力越高,胶粘剂蠕变变形越大,CFRP应变增加越多;Burgers模型中参数η_M和G_K均是剪应力τ的一次函数,参数η_K是剪应力τ的二次函数;Findley幂律方程中参数m是剪应力τ的一次函数,参数n是剪应力τ的二次函数;Burgers模型和Findley幂律方程的均方根误差都很小,两类模型都能较好地预测胶粘剂的蠕变变形;当界面剪应力τ较高时,Burgers模型预测的胶粘剂蠕变变形与试验结果吻合程度要好于Findley幂律方程.     

中小跨径梁桥地震易损性研究

为对桥梁系统地震易损性进行准确评估,结合Copula函数技术,提出基于串-并联组合体系的桥梁系统易损性分析方法。桥墩是桥梁抗震中的控制构件且较难修复,采用串联体系将多个桥墩进行组合,对于修复难度较低的桥台及支座构件,采用并联体系进行模拟。在此基础上,将桥墩、桥台及支座三类构件体系进行串联,构成桥梁系统的串-并联组合体系。以三跨连续箱梁桥为例,阐明了基于串-并联体系的桥梁系统易损性分析方法,并将分析结果与基于串联体系的桥梁系统易损性进行对比。结果表明:对于中小跨径的连续梁桥,基于单一串联体系会明显高估桥梁系统的易损性,相对于串-并联体系,在轻微、中等、严重及完全四种破坏状态下,其中位值偏差在纵桥向分别为22.2%、20.7%、20.5%及24.6%;在横桥向分别为30.0%、16.1%、9.8%及11.3%,基于串-并联组合体系建立桥梁系统地震易损性更切实合理。     

具有荷载作用历史的CFRP-钢界面粘结性能试验

为研究荷载作用历史对碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢结构界面粘结性能的影响,开展4种界面剪应力水平、6种持载时间的CFRP-钢双剪试件长期加载试验,对达到规定加载时间的试件进行静力拉伸破坏.根据CFRP轴向应变数据,给出了界面剪应力分布及粘结滑移曲线,考虑到界面蠕变损伤对粘结滑移本构关系的影响,在双线性模型中引入系数β、η、γ,回归分析得到了这3个系数的表达式.结果表明:胶黏剂的蠕变变形会引起界面应力重分布,随着时间的增加CFRP应变增大,界面剪应力峰值减小;加载90 d后,在12.5 mm处B组、C组、D组、E组试件界面剪应力分别减小了26.6%、59.2%、73.8%、85.4%;当界面剪应力水平较高时,应考虑界面蠕变损伤对粘结滑移曲线的影响,界面剪应力水平越高持续时间越长,蠕变损伤越显著;当CFRP粘贴长度大于有效粘结长度时,界面蠕变损伤对极限承载力没有明显影响.