基于梁式试验的CFRP布-混凝土界面剥离承载力计算模型研究

采用梁式试验方法,考虑混凝土强度、碳纤维增强复合材料(CFRP)布与混凝土表面宽度比、外贴CFRP布与混凝土表面长度比以及混凝土表面处理方式四个因素影响,对八个梁式试件进行了单调荷载作用下CFRP布-混凝土界面粘结性能的试验研究。试验结果显示,混凝土强度较低时,即使混凝土表面不做刻痕处理,CFRP布与混凝土界面也发生混凝土内部剥离破坏;高强混凝土表面需做刻痕处理,界面才发生混凝土内部剥离破坏。基于试验结果,分析了混凝土强度、CFRP布与混凝土表面宽度比以及外贴CFRP布与混凝土表面长度比对剥离承载力的影响规律,提出了考虑该三因素的CFRP布-混凝土界面剥离承载力计算模型,并拟合得出模型系数表达式,适用于计算CFRP布-高强混凝土界面剥离承载力。     

CFRP加固混凝土结构耐久性试验研究

为了对海水环境下CFRP-混凝土界面性能进行研究,采用42个CFRP片材进行了CFRP材料物理力学性能试验,采用72个混凝土单剪试件对海水环境下CFRP-混凝土界面黏结性能进行试验。结果表明:CFRP材料的耐久性良好,长时间的海水腐蚀对CFRP材料的物理性能没有太大影响;CFRP-混凝土黏结强度随腐蚀时间增加而降低;长时间海水腐蚀对界面延性有不利影响,对界面应变发展规律和黏结滑移关系没有明显影响。     

CFRP板加固高强混凝土梁试验研究

通过三点弯曲试验,并利用CCD相机及数字散斑分析技术研究了CFRP板裂缝扩展至破坏的全过程。结果表明:各因素对试件承载力的影响程度从大到小依次为CFRP板厚、加载速率、裂缝深度、混凝土强度;粘贴CFRP板的高强混凝土试件破坏是由混凝土剪切破坏引起的CFRP板粘贴胶层与混凝土之间的界面剥离破坏,其从裂缝开始扩展到完全破坏的时间明显长于未粘贴CFRP板的试件;黏结界面仍是外粘CFRP板加固高强混凝土构件的薄弱部位。     

GFRP/CFRP 混凝土界面剪切性能

设计GFRP/CFRP 混凝土搭接双剪试验,研究了界面糙化方式、界面剂种类以及界面形成过程中的压力和温度对GFRP/CFRP层间混杂纤维复合材料混凝土界面剪切性能的影响,并分析了各种因素的影响机理.结果表明：界面化学糙化（酸化）方式可提高界面的机械锚固性能,但降低了固化剂活性,界面剪切强度较物理糙化方式降低29%;15%（质量分数）KH550（硅烷偶联剂）界面剂能显著改善GFRP/CFRP 混凝土界面粘接性能,用其粘接的界面剪切强度较用普通E44环氧树脂界面剂提高66%;GFRP/CFRP 混凝土界面剪切强度随固化压力的增加先增加后减少,005MPa固化压力下界面剪切强度最优;常温范围内（15～45℃）,固化温度对GFRP/CFRP 混凝土界面剪切强度影响不大,但当温度低于15℃时界面的剪切性能急剧降低,且升温后界面剪切强度仍较常温固化试件差.     

侵蚀介质下FRP与混凝土界面粘结性能

为考察侵蚀介质作用下FRP与混凝土界面的粘结性能,对遭受浓度为15%的盐酸溶液、氢氧化钠溶液及硫酸盐溶液侵蚀后的36个CFRP-混凝土粘结试件进行了双面剪切试验,探讨了不同侵蚀介质、侵蚀时间对CFRP与混凝土界面的粘结破坏模式及平均粘结强度-滑移曲线的影响规律。试验结果表明:侵蚀作用会显著增加界面滑移变形,酸和盐溶液的侵蚀作用会显著降低试件粘结强度,而碱溶液侵蚀对粘结强度无明显影响。     

极地低温下CFRP筋与混凝土的黏结性能

开展了碳纤维增强聚合物(CFRP)筋-混凝土试件的拉拔试验,考虑混凝土强度、CFRP筋直径、黏结长度、保护层厚度等参数,分析了极地低温对CFRP筋与混凝土黏结性能的影响规律.结果 表明:与常温相比,极地低温降低了CFRP筋与混凝土的黏结性能,但在18～-80℃范围内,随着温度的降低,其黏结强度并非呈现单一趋势的变化规律;随着CFRP筋直径和黏结长度的增加,CFRP筋与混凝土的黏结强度呈降低趋势,提高混凝土强度或增大保护层厚度将提高其黏结强度;极地低温条件下CFRP筋与混凝土的黏结界面趋于脆性,易发生突然且随机的界面破坏,而不易发生混凝土的劈裂破坏.     

CFRP约束方钢管混凝土轴压短柱的静力性能研究

进行16个CFRP约束方钢管混凝土轴压短柱的静力试验。试验结果表明,试件的破坏属于强度破坏,CFRP延缓了钢管的屈曲,受约束混凝土具有良好的塑性填充性能,CFRP的增加和混凝土强度等级的提高可以提高试件的承载力和刚度。钢管与CFRP可以协同工作。试件的荷载-应变曲线可以分为弹性阶段、弹塑性阶段和下降段。给出受约束混凝土的应力-应变表达式,模拟试件的荷载-应变曲线和变形模态,计算结果与试验结果吻合良好。     

预应力碳纤维板与混凝土界面黏结滑移本构关系研究

碳纤维板(CFRP)与混凝土界面之间的黏结滑移关系是预应力CFRP加固混凝土结构计算的关键参数之一。以CFRP初始预应力、CFRP宽度和胶层厚度为影响因素,设计了12组预应力CFRP加固混凝土试件,通过双面剪切试验测试结果建立每组试件的界面黏结应力与滑移量关系曲线。对比现有CFRP与混凝土界面本构关系模型所包含的基本参数,选择合适的模型对预应力CFRP与混凝土界面的黏结滑移本构关系进行拟合,并通过有限元模拟验证所拟合本构关系的准确性。该黏结滑移本构关系将对预应力CFRP加固混凝土梁的理论分析及工程应用提供理论依据。     

氯盐干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结性能研究

为了考察碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)与混凝土结构在氯盐干湿循环作用下界面黏结强度,开展不同干湿循环周期下混凝土的弹性模量、抗压强度和CFRP混凝土单剪试件界面黏结性能的腐蚀劣化试验研究。通过模拟氯盐的干湿循环作用和自主设计的单剪试验稳定装置,对混凝土基体的腐蚀劣化性能和界面的有效黏结长度进行研究,基于Popovics方程分别对不同腐蚀周期的界面黏结应力-滑移关系和界面断裂能进行研究。在此基础上,分析干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度的劣化机理,并建立界面的时变黏结强度计算模型。结果表明,随着干湿循环周期的增长混凝土基体的弹性模量整体变化不大,而抗压强度则呈现出先增大后减小的趋势,最终腐蚀120 d后较未腐蚀混凝土抗压强度降11.2%;界面的有效黏结长度从未腐蚀的120 mm降低到腐蚀120 d后的72 mm,界面的断裂能也大幅下降。基于Popovics方程得到的腐蚀环境下CFRP混凝土界面黏结应力-滑移关系可揭示界面黏结强度劣化机理,建立的界面时变黏结强度模型有效,可应用于不同干湿循环作用下CFRP混凝土界面黏结强度的计算。     

圆CFRP-钢管混凝土的剪切性能试验研究

研发了结构用杆件在剪切力作用下的试验装置和方法。以混凝土强度和横向CFRP层数为主要参数,分别进行了9个圆CFRP-钢管混凝土试件和3个圆钢管混凝土试件的剪切静力试验研究。试验结果表明,试件的剪力-剪切位移曲线可以划分为弹性阶段、增强阶段和软化阶段。提高混凝土强度和增加横向CFRP层数都可以提高试件的抗剪承载力。钢管和CFRP可以协同工作,纵向应变和横向应变均为拉应变,而45?方向应变为压应变。应用有限元软件ABAQUS模拟了试件的剪力-剪切位移曲线,模拟结果与试验结果吻合良好。     

轴拉力作用下异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱抗震性能试验研究

针对某超高层建筑巨型柱在罕遇地震作用下轴向受拉的情况,研究了异形截面多腔钢管混凝土巨型分叉柱抗震性能,考虑水平力作用方向和分叉界面下一层构造的影响,进行了4个模型试件的低周反复荷载试验。试验结果表明：分叉柱的破坏大多发生在截面突变的分叉界面处,其水平力-位移角滞回曲线饱满程度一般,但无明显捏拢现象;分叉柱均出现了承载能力退化现象;分叉柱的变形和耗能主要在上柱部分,并随位移的增大,所占比例提高;较沿截面短轴方向加载,沿截面长轴方向加载时分叉柱的抗震性能明显提高;分叉界面下一层增加腔体加强的分叉柱较未加强分叉柱的承载力提高16.6%~29.7%,极限位移角增大13.1%~13.2%,位移角为1%时综合耗能提高10.0%~16.7%。     

植筋参数对UHPC-石材界面抗剪性能的影响研究

在桥梁结构的加固工程中，植筋是最常用的界面连接增强措施。为明晰UHPC加固石砌结构植筋界面的力学性能，通过30个UHPC-石材组合试件推出试验，研究不同界面植筋率、植筋深度和植筋间距对UHPC-石材界面抗剪性能的影响，分析不同植筋参数下组合试件的裂缝开展及分布情况和荷载 滑移曲线特征。结果表明：①未植筋UHPC-石材组合试件的破坏模式均为脆性破坏，而植筋试件则主要表现为以界面滑移和石材局部劈裂为主要特征的延性破坏模式，石材表面裂缝形态均呈现“八”字形的斜向裂缝；②当植筋率小于0.29%时，组合试件的界面抗剪强度和延性随植筋率的增大而逐级提升，植筋率为0.09%、0.19%和0.29%的抗剪强度分别是未植筋组合试件的1.54倍、1.98倍和2.66倍；当植筋率继续增大时，UHPC-石材界面强度却出现降低的趋势；③植筋深度和植筋间距对组合试件界面抗剪强度影响较小，而对UHPC-石材界面延性影响较大；④基于试验结果和有限元分析，建议UHPC加固石砌体结构中带肋钢筋的最大锚固长度为10d(d为钢筋公称直径)，植筋间距取50～100mm较为合理；考虑安全和经济等因素，建议UHPC与石材的界面最优植筋率为0.29%，而UHPC加固层厚度以50mm为宜。     

端部机械锚固FRP-混凝土黏结界面承载力试验研究

采用胶-机械混合锚固体系可以有效防止纤维增强复合材料 (FRP)与混凝土之间的早期剥离破坏,提高FRP材料的强度利用率。为明确端部锚固对黏结界面性能及破坏形式的影响,进行了不同锚固形式的FRP-混凝土黏结结点的单面剪切试验,对比分析了纯外贴锚固（EB）、普通混合锚固（HB）和自锁混合锚固(SLHB)三种不同端部锚固形式的锚固性能。对于HB-FRP加固方法,探究了FRP黏贴长度和机械锚固扣件施加扭矩大小对加固效果的影响。结果表明：采有EB、HB、SLHB锚固形式的FRP加固构件破坏形式分别为界面剥离、FRP滑动拉出和FRP拉断（强度利用率为1.0）;采用SLHB-FRP和HB-FRP加固方法的试件相比采用EB-FRP加固方法的加固构件在15N·m的扭矩下可以提高承载力约122.9%和56.4%,采用EB-FRP和HB-FRP加固方法试件的FRP强度利用率分别为0.448和0.702;随着扭矩的增大,采用HB-FRP加固方法的试件极限荷载也有不同程度的提升,且失效荷载与扭矩线性相关;对于自锁混合锚固形式,在15kN·m的扭矩作用下,FRP强度均能得到100%利用,失效荷载均为FRP拉断荷载,与黏结长度无关。     

环氧树脂修复混凝土裂缝的断裂试验研究

对6个混凝土试件进行楔入劈拉试验,劈裂后采用环氧树脂注胶技术修复试件,然后再次对试件进行楔入劈拉试验,对比两次试验中试件的破坏界面和断裂参数.结果表明：修复后试件破坏界面未发生在黏结界面;试件起裂韧度平均增幅为4706%,失稳断裂韧度、断裂能也有所提高,这说明注胶修复技术能够有效推迟裂缝的再开展,改善混凝土的断裂性能.建议将起裂韧度作为评定注胶修复效果的断裂参数,研究成果可为注胶修复混凝土结构的工程应用提供依据.     

新旧混凝土叠合面抗剪性能研究

新旧混凝土叠合面的剪切强度是衡量界面黏结性能的最重要指标。基于Z形黏结试件剪切试验,研究了不同叠合层材料、不同界面处理方式、不同槽口形式下的叠合界面抗剪性能。结果表明,UHPC试件表现出较好的界面抗剪能力,其承载力均高于自密实试件。对于槽口构件,槽口连接形式能提高叠合面抗剪承载力,其中梯形槽口对界面抗剪承载力提升效果更为显著。槽口形式对UHPC材料与C30混凝土界面抗剪能力的影响相较于其对自密实材料与C30混凝土界面抗剪能力的影响更为显著。对于有锚固钢筋的试件,增大锚固钢筋的锚固长度可以提高UHPC材料与C30混凝土界面抗剪能力;对于无锚固钢筋无槽口试件,气泡纸粗糙面处理可以改善UHPC试件的变形能力。     

植筋与开槽的新老混凝土结合面抗剪性能试验分析

新老混凝土能够作为整体共同工作是结构加固的关键问题。针对加固设计中经常出现植筋和开槽的技术比选问题,设计了12个试件,比较了植筋与开槽新老混凝土结合面的抗剪性能和破坏形式。试验结果表明:植筋试件破坏具有延性破坏的特征,而开槽试件破坏具有明显脆性破坏的特征,新混凝土在开槽位置被剪断;植筋试件的抗剪承载力明显高于开槽的处理方式。因此,在结构加固设计时建议采用植筋的处理方式,同时应控制植筋深度和植筋间距。     

磁化水钢纤维混凝土压拉性能试验与分析

为提高钢纤维混凝土的压拉性能,将磁化水技术应用到钢纤维混凝土中。对磁化水水流速度与钢纤维体积率进行正交试验,并制作标准试块进行压拉强度试验,研究磁化水对钢纤维混凝土压拉性能的影响。试验结果表明:磁化水能有效提高钢纤维混凝土的压拉强度,当磁场强度为285 mT,水流速度为2.1 m/s,钢纤维体积率为1.8%时,磁化水钢纤维混凝土的压拉强度与素混凝土相比,28天立方体抗压强度提高23.71%,劈裂抗拉强度提高43.63%。对磁化水增强钢纤维混凝土压拉性能机理进行分析可知,磁化水能通过提高混凝土压拉强度和改善钢纤维与混凝土间的界面粘结力,增强钢纤维混凝土的压拉性能。     

织物增强混凝土与钢筋混凝土构件界面粘结性能试验研究

本试验共设计制作了45个试件,以老混凝土的界面处理方式和TRC加固层数为参量,研究了TRC与RC构件的界面粘结性能。试验使用双面剪切试验方法,试验结果表明,TRC加固层数的增加有利于改善其界面抗剪强度,且凿糙、植筋和沟槽等界面处理方法均能有效提高TRC与RC的粘结抗剪强度,其中凿糙对抗剪强度提高的贡献程度较大。试验表明,老混凝土界面最佳粗糙度为2～4 mm,最佳植筋率为0.33%左右。     

钢筋套筒灌浆接缝受剪性能试验研究

钢筋套筒灌浆接缝是装配整体式混凝土结构中关键的传力部位.进行了10个钢筋套筒灌浆接缝试件的单调加载直剪试验,其中试件的结合面包括露骨料粗糙面和键槽面,接缝厚度包括15、30 mm和50 mm,并与新旧混凝土结合面试件进行对比,研究了灌浆接缝的破坏特征与受剪承载力、剪力-滑移关系等受剪性能,分析了预制构件结合面做法及接缝...     

装配整体式混凝土框架梁柱组合体抗震性能试验研究

为研究基于GB/T 51231-2016《装配式混凝土建筑技术标准》改进的新型配筋构造的装配整体式混凝土框架梁柱组合体的抗震性能,进行了 4个梁柱组合体试件的拟静力试验.试件的受力纵筋和箍筋均采用HRB500钢筋,且为满足易施工性的要求,试件中的预制柱采用大直径大间距纵筋,叠合梁采用大肢距组合封闭箍,后浇梁柱节点区则采...