FRP与混凝土界面黏结-滑移本构关系的试验研究

FRP与混凝土的黏结性能是外贴纤维增强聚合物加固钢筋混凝土结构技术的关键问题。采用修正梁模型,对9个外贴FRP条带加固混凝土受弯构件的黏结性能进行了试验研究,考察混凝土强度和FRP黏结长度对黏结性能的影响,分析了FRP应变以及局部黏结剪应力发展规律以及沿黏结长度在各级荷载下的分布规律,计算得到了局部黏结剪应力-滑移关系曲线。通过对试验结果的统计回归分析,提出3种不同复杂程度的局部黏结剪应力-滑移本构关系模型,3种本构关系模型与试验结果都吻合较好,可供实际加固改造工程应用以及完善相应规范的编制参考。     

再生混凝土钢筋黏结滑移本构关系研究

采用钢筋开槽内贴片试验方法,完成6组钢筋再生混凝土试件的拉拔试验,获得不同强度、不同再生骨料取代率下混凝土与钢筋的荷载-滑移曲线以及不同锚固位置处钢筋应变.基于试验结果,研究了再生骨料取代率对钢筋-再生混凝土黏结锚固强度及黏结滑移曲线的影响,并采用二次分布矩阵插值函数法及沿锚长积分法分别计算不同锚固位置处钢筋与再生混凝土的黏结应力和相对滑移,得到不同锚固位置处黏结滑移关系及位置函数.最后建立再生混凝土与钢筋考虑黏结滑移位置函数的τ-s本构关系,为再生混凝土的工程应用提供参考依据.     

型钢高强混凝土界面黏结滑移推出试验及其本构关系研究

为研究型钢高强混凝土界面黏结性能,对9个型钢高强混凝土试件进行推出试验,分别考虑混凝土强度、配箍率、保护层厚度和型钢锚固长度对型钢高强混凝土界面黏结性能的影响。观察试件的加载过程和裂缝发展形态,分析了试件破坏形态,得到试件加载端荷载-滑移曲线。通过分析沿型钢锚固方向应变和界面黏结应力的分布规律,运用灰色关联理论建立了黏结应力计算式,并推导出荷载-滑移曲线关系表达式。讨论了影响界面滑移损伤变量的关系。结果表明：各试件加载端荷载-滑移曲线走势基本相同;灰色关联理论能够较好地反映黏结应力与各影响因素之间的关系,其中保护层厚度与黏结应力相关性最好;推导的黏结应力算式的计算精度能达到98%;提出的黏结应力-滑移的本构关系数学表达式拟合度较好;界面损伤发展程度与各影响因素关系紧密。     

冻融循环作用下保温混凝土黏结滑移本构模型研究

冻融循环作用下,钢筋与混凝土之间的黏结锚固性能遭到破坏,而钢筋与混凝土之间的黏结滑移本构关系模型能够综合反映两者间的黏结锚固性能。通过中心拉拔试验,研究了冻融循环作用下钢筋与玻化微珠保温混凝土(TIC)黏结锚固性能的退化规律,测定了试件的黏结滑移曲线,并与普通混凝土(NC)对比分析。研究结果表明:冻融循环次数增大,钢筋与TIC试件黏结锚固作用减弱,极限黏结强度减小,峰值滑移增大,与NC试件变化规律一致;相同冻融循环次数后,TIC试件的极限黏结强度大于NC试件,且其峰值滑移小于NC试件;冻融循环200次后,TIC试件破坏形式为拔出破坏,而NC试件为劈裂破坏。进一步基于试验研究,提出了冻融循环作用前后钢筋与玻化微珠保温混凝土黏结滑移本构关系模型,该模型与试验结果吻合较好,对于玻化微珠保温混凝土材料在工程实践中的应用和相应规范的完善具有参考价值。     

T型钢与混凝土黏结滑移本构关系试验

针对T型钢与混凝土黏结滑移的问题,进行了8个T型钢混凝土试件的推出试验,主要考虑混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率3个因素的影响,得到了型钢应变、黏结强度、滑移沿锚固深度的分布规律以及不同锚固深度处的黏结滑移曲线.综合考虑这3个影响因素,统计回归出了特征黏结强度和特征滑移值的计算公式;引入2个位置函数,建立了考虑位置函数的黏结强度一滑移本构关系.试验结果表明:混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率均对黏结强度有显著影响.     

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。     

混凝土结构设计新规范黏结滑移本构关系适用性分析

新颁布的GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中提出了一种钢筋混凝土黏结滑移本构关系,为了充分探讨其适用性,利用DIANA软件分别建立了考虑和不考虑黏结滑移关系的两类数值模型,并就梁的开裂荷载、荷载-挠度曲线、裂缝分布形态等方面对仿真与试验结果进行了比对分析。结果表明:在各方面采用新规范黏结滑移本构关系的分析结果均优于不考虑黏结滑移关系时的情形,该本构关系能够较好地反映钢筋混凝土之间的协同工作性能,有利于提高钢筋混凝土结构数值分析的精度。     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

冻融循环后钢筋与再生混凝土黏结滑移性能及本构关系

为了研究钢筋与再生混凝土在不同冻融循环次数下的黏结滑移性能,通过对5组共75个试件进行中心拉拔试验,以保护层厚度、钢筋锚固长度、混凝土类型为变量,建立考虑位置函数的黏结滑移本构关系,并通过ANSYS有限元分析软件对再生混凝土黏结性能进行数值模拟.结果 表明:冻融后钢筋与再生混凝土的黏结性能略低于普通混凝土;相同冻融循环次数下,保护层厚度越大,钢筋锚固长度越短,则黏结强度和平均黏结刚度越大,峰值滑移量越小,其中保护层厚度对再生混凝土的黏结性能影响最大;冻融循环次数的增加,使得黏结应力加速向自由端传递,经历100次冻融循环后,自由端黏结应力峰值超过加载端.通过试验分析,获得了试件的黏结应力和滑移量沿锚固长度分布规律,并建立了考虑位置函数的钢筋与再生混凝土的黏结-滑移本构关系.     

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。     

碳纤维加固预应力梁抗弯承载力试验研究

通过试验对碳纤维加固预应力梁的受力机理和加固效果进行分析,揭示了钢筋性能及本构关系对碳纤维发挥程度和加固梁承载力提高幅度的影响。在试验研究的基础上,提出了碳纤维加固梁抗弯承载力的计算方法。     

纤维增强复合筋与混凝土黏结性能试验及黏结-滑移本构关系模型

对30个纤维增强复合材料(FRP)筋-混凝土黏结试件进行了拉拔试验,研究了FRP筋类型、直径、黏结长度与混凝土强度等级对界面黏结性能的影响。在试验研究基础上,建立了预测界面黏结强度和黏结剪应力-滑移本构关系模型,并与试验结果进行了比较分析。试验结果表明,破坏模式为FRP筋滑移拔出或者FRP筋断裂。4个试验变量中FRP筋类型对界面黏结强度影响最为显著。计算结果表明,建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测FRP筋与混凝土界面的黏结强度和黏结剪应力-滑移关系曲线。     

无粘结预应力碳纤维塑料筋混凝土梁的试验研究

采用国内生产的碳纤维塑料筋作为预应力钢筋制成了无粘结预应力混凝土梁 ,并开发了相应的预应力锚具。对无粘结预应力碳纤维塑料筋混凝土梁的承载力、挠度、裂缝开展等性能以及预应力损失等问题进行了试验研究 ,得出了有关的结论。     

碳纤维板加固钢筋混凝土梁和预应力钢筋混凝土梁的抗弯性能试验研究

用碳纤维板对2根钢筋混凝土梁和2根预应力钢筋混凝土梁进行了加固处理,对加固后梁的受弯性能进行了试验研究。试验结果表明:使用碳纤维板来提高钢筋混凝土梁和预应力混凝土梁的正截面承载力的方法是有效的,并且能较好地约束裂缝的发展。     

钢纤维混凝土力学特性与本构模型研究

采用MTSS10和直径为74mm的大尺寸SHPB实验装置,对超短钢纤维混凝土进行了动静态力学性能实验。基于所测的应力-应变曲线,对钢纤维混凝土在不同应变率下的弹性模量、峰值应力、峰值应变和韧度变化规律进行了探讨。此外,根据曲线特点提出了一种含损伤本构模型。     

有粘结预应力纤维塑料筋混凝土梁的试验研究

在国内首次研制了适用于纤维塑料筋的新型预应力锚具,对有粘结预应力混凝土梁的受力性能、预应力损失、正截面抗裂度以及正截面强度等进行了试验研究,并提出了有关的设计建议。     

型钢混凝土粘结-滑移本构关系理论分析

根据国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究 ,对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了综合和分析 ,并根据粘结应力的分布规律 ,利用弹性力学中相似性的原理 ,从弹性力学角度对型钢混凝土粘结滑移本构关系进行了理论推导 ,建立了粘结应力与粘结滑移关系的数学模式 ,可为用有限元法进一步分析型钢混凝土结构的非线性性能提供参考和依据     

FRP筋与混凝土粘结性能的研究进展

对国内外FRP筋与混凝土粘结性能的最新研究进展进行了简要综述,着重针对其粘结机理和影响因素进行分析归纳,总结了现有FRP筋与混凝土粘结滑移本构关系模型和理论分析方法,并对现有研究的不足提出了建议。     

碳纤维约束混凝土压弯构件承载力计算方法研究

通过 17个碳纤维布 (以下简称CFRP ,即CarbonFiberReinforcedPolymer)约束混凝土短试件在一次加载情况下的实验研究 ,考察含FRP率和荷载偏心率对FRP约束混凝土压弯构件强度承载力的影响规律。在以往对CFRP约束混凝土压弯构件力学性能理论分析结果的基础上 ,推导了CFRP约束混凝土压弯构件承载力相关方程 ,计算公式形式简单 ,概念明确 ,便于实际应用。简化公式计算结果与理论分析结果和实验结果均吻合较好。     

变形增强筋与混凝土黏结应力本构关系及分布的研究

在混凝土结构构件中,与混凝土协同工作、提高其承载能力的筋材统称为增强筋。通过对增强筋与混凝土黏结的宏观、微观分析,建立了增强筋与混凝土黏结的本构关系模型。同时基于理论研究和有限元分析,得到增强筋与混凝土黏结-滑移关系及黏结应力分布。研究结果表明,理论分析与试验结果吻合较好。