CFRP板-钢黏结界面的疲劳性能

开展了碳纤维增强聚合物（CFRP）板-钢双搭接试件的疲劳试验,考虑荷载水平的影响,分析了黏结界面的疲劳性能,比较了基于平均黏结应力幅或局部黏结应力幅的中值及设计疲劳曲线（S-N曲线）的适用性.结果表明：疲劳荷载下CFRP板-钢接头的主要破坏模式为钢-胶层界面剥离或钢-胶层/CFRP板-胶层界面剥离的混合破坏模式;不同荷载水平下荷载-位移曲线斜率的变化趋势大致相同;界面损伤从界面黏结应力较大的加载端开始,逐渐向自由端扩展,扩展至一定程度后界面突然断裂;采用幂函数公式预测试件的疲劳寿命时,基于平均黏结应力幅S-N曲线的拟合优越性更为显著,疲劳极限为1.88 MPa;最后,给出了具有95%可靠度的设计S-N曲线.     

喷射FRP-混凝土界面黏结力学性能试验研究

为研究喷射FRP与混凝土界面的黏结力学性能,对7个试件进行了双面剪切试验,分析其界面的破坏形态、极限承载力、剪力与剪切变形关系及应力、应变等力学性能指标,并对喷射FRP材料的纤维体积率、黏结长度、厚度等界面性能影响因素展开了研究。试验结果表明:喷射FRP厚度和黏结长度对界面黏结力学性能影响较大,而纤维体积率对界面黏结力学性能影响较小。增加喷射FRP厚度可有效提高界面的极限承载力和初始黏结刚度,但厚度超过6 mm后,初始黏结刚度增大不明显;黏结长度越长,界面极限承载力越大、延性越好;界面的剥离始自喷射FRP加载端;达到极限承载力时,传力区域长度为120~140 mm。     

碳纤维复材与混凝土有效黏结长度及疲劳寿命试验研究

通过6组梁式试件的疲劳加载试验,研究混凝土强度与疲劳荷载幅值对碳纤维复材(CFRP)与混凝土界面间有效黏结长度的影响,建立梁式试验构件的疲劳寿命计算式。试验结果显示:疲劳荷载幅值T及混凝土强度对碳纤维复材与混凝土界面间有效黏结长度影响不显著,有效黏结长度确定在40 mm左右;构件疲劳寿命随混凝土强度增大而增加,随疲劳荷载幅值T增大而大幅度减小,绘出相应的T-N曲线、fcm-N曲线,并推导出反映混凝土强度和疲劳幅值影响的疲劳寿命表达式,计算结果与试验结果符合较好。     

CFRP-混凝土界面的疲劳性能探讨

随着技术的发展和进步,碳纤维增强复合材料——混凝土在各个领域得到了广泛的应用。特别是在铁路桥梁等重负荷领域的应用,这就容易CFRP-混凝土界面的脆破坏,进而造成了严重的影响。因此,对CFRP混凝土界面的疲劳性能研究非常有必要,进而发现其疲劳性规律。本文笔者通过实验分析,探讨了CFRP-混凝土界面的疲劳性能,目的是为CFRP混凝土的应用提供指导和借鉴,进而推动其在各个领域的应用。     

ECC-混凝土黏结界面断裂试验研究

采用双材料楔入劈拉试件,研究了超高韧性水泥基复合材料(ECC)与混凝土黏结界面的断裂性能,讨论了最粗糙面、次粗糙面和光滑面3种界面粗糙度对界面破坏模式及断裂韧度的影响;结合界面力学理论,分析了裂缝偏折破坏与界面破坏的发生及界面粗糙度对裂缝偏折的影响.结果表明:对于最粗糙和次粗糙界面试件,以骨料-ECC黏结界面破坏及小角度偏折界面破坏为主,而光滑界面试件以界面破坏为主;提高黏结界面粗糙度可以使黏结界面的强度有一定程度的提高,并且界面裂缝在加载过程中易于偏向ECC,可实现ECC的裂缝捕捉,因此,当黏结界面受力状况不明确时,应尽量提高ECC-混凝土界面粗糙度,避免发生界面破坏,从而最大地发挥ECC效用.     

碳纤维复材网格的黏结-滑移试验研究

通过对26个碳纤维复材网格拔出试件的黏结-滑移试验,研究网格横截面周长、埋置长度、横向网格长度和试块材料类型变化对黏结-滑移性能的影响,分析试验测量得到的26组黏结应力-滑移曲线,得到了各试验变化参数对黏结-滑移性能的影响规律。最后基于对试验数据的回归分析,给出了碳纤维复材网格在聚合物砂浆或混凝土中的黏结应力-滑移本构模型。     

纤维增强材料复材筋混凝土界面随机疲劳黏结性能试验研究

针对(FRP)筋材与混凝土之间的界面脱黏问题,研究随机疲劳荷载作用下的FRP筋混凝土疲劳黏结性能对FRP筋在实际工程中的应用与推广具有重要的意义。在前期FRP筋与超高性能活性粉末混凝土(RPC)在等幅疲劳荷载作用下的黏结性能试验研究基础上,结合矮寨大桥的随机荷载谱研究,开展了对FRP筋疲劳前后承载能力研究和疲劳荷载循环次数、锚固长度对荷载-滑移曲线影响的试验研究,并计算分析得到经历200万次疲劳荷载后FRP筋的损伤量。结果表明:与等幅疲劳荷载作用相比,即使随机荷载对FRP筋的疲劳损伤程度略大,但在随机荷载作用下FRP筋与RPC仍能保持良好的黏结性能,且其疲劳寿命大于200万次,疲劳后FRP筋黏结试件极限承载能力在20%以内变化。     

带纤维锚具的碳纤维复材与混凝土界面黏结性能试验研究

为了深入理解纤维锚具对纤维增强复合材料(简称"复材")与混凝土界面黏结性能的影响,对梁底面黏结碳纤维复材的13根预置裂缝梁进行了试验,研究了锚具样式、锚具纤维用量及锚具分布三个因素对碳纤维复材与混凝土界面黏结性能的影响。试验结果表明:不同锚具样式中刚性锚具的锚固效果优于柔性锚具,且前者可更有效提高碳纤维复材的材料利用率;增大锚具纤维用量及布置多个锚具均可提高碳纤维复材与混凝土的界面黏结能力,有效约束裂缝张开位移;锚具布置位置距碳纤维复材自由端过近将影响锚具和碳纤维复材与混凝土黏结界面的协同受力,降低锚具的锚固效果,因此该距离不宜小于碳纤维复材的有效黏结长度。     

BFRP和CFRP加固受弯混凝土界面疲劳性能试验

以纤维增强复合材料（FRP）片材外贴混凝土受弯构件为研究对象,探讨玄武岩纤维（BFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）加固混凝土界面疲劳性能。通过实施四点弯曲加载试验,研究了BFRP和CFRP加固混凝土界面疲劳破坏模式、界面疲劳裂缝扩展规律以及构件跨中挠度和FRP应变随加载循环次数的变化规律,并对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力和疲劳寿命进行了分析,给出了BFRP和CFRP加固混凝土界面的疲劳强度。研究结果表明:与BFRP 混凝土界面相比,CFRP 混凝土界面的静载剥离承载力提高了约50%,其疲劳寿命也明显提高;既有疲劳历程对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力影响不大。     

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。     

碳纤维复材网格黏结性能试验研究

碳纤维增强复合材料网格是一种近年来工程应用日益广泛的新型高性能工程材料。通过对12个梁式试件进行静力荷载试验,得到碳纤维复材网格与混凝土黏结性能和锚固长度的试验结果,探讨了埋置长度、横向约束、横向网格间距和名义厚度对黏结性能的影响。试验结果表明,增加埋置长度会提高黏结刚度,无箍筋试件发生劈裂破坏,黏结强度与名义厚度的关系尚不明确。在试验的基础上,提出了碳纤维复材网格混凝土锚固长度的设计建议。     

纤维增强复合材料加固钢结构用黏结剂疲劳性能试验研究

设计了40组试件,分别对20,30,50,60,70℃五种不同养护温度和0.8ΔF、1.0ΔF、1.2ΔF三种不同荷载幅下,两种FRP加固钢结构用黏结剂的疲劳性能进行试验研究,通过对两种不同黏结剂在不同养护温度和不同应力幅下的疲劳性能对比,分析养护温度和荷载幅对黏结剂疲劳循环寿命的影响程度,得到较为适宜的养护温度范围为30~50℃,对工程实践具有实际指导意义。     

硫酸盐环境下碳纤维增强复材-混凝土界面黏结性能研究

通过硫酸盐干湿循环加速腐蚀试验模拟硫酸盐环境,对硫酸盐干湿循环作用下碳纤维增强复材(CFRP)-混凝土界面的黏结性能进行了研究。结果表明:随着腐蚀时间的延长,破坏面进入混凝土层的深度逐渐变浅,黏结强度逐渐降低。通过对试验结果的统计回归分析,建立了硫酸盐干湿循环作用下CFRP-混凝土界面黏结强度退化模型,预测模型能够很好地反映正拉黏结强度随硫酸盐腐蚀时间的退化规律。     

高强混凝土梁抗弯疲劳性能的试验研究

本文通过对11根配有新Ⅲ级钢(20MnSiv)的高强混凝土简支梁的静载和等幅疲劳荷载试验,分析研究了受弯构件的疲劳特性,给出了压区混凝土应力,纵向受拉钢筋应力的计算方法及钢筋的疲劳强度设计值,得到了作为控制梁的疲劳承载能力极限状态的S-N曲线,并提出高强混凝土受弯构件在等幅疲劳荷载作用下正截面疲劳设计方法.     

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。     

煤矸石集料性质对混凝土力学性能影响的试验研究

主要研究煤矸石集料的基本性质:矸石种类、颗粒级配、集料的预处理方式等对混凝土7,28,90d抗压强度及弹性模量的影响规律,为煤矸石集料混凝土的优化配合比设计提供依据。试验结果表明:矸石集料自身的强度极大地影响混凝土的强度,在不同强度的水泥基体下,当水泥基体强度与集料强度相协调时,其混凝土的强度才能达到最大,但是在低强的水泥基体下,提高矸石集料的粒径尺寸及比例,并不能提高混凝土的强度;自燃矸石集料经过预湿处理,能够提高混凝土的力学性能,但非自燃矸石集料经预湿处理后,并不能提高其混凝土的力学性能。     

煤矸石集料性质对混凝土力学性能影响的试验研究

主要研究煤矸石集料的基本性质:矸石种类、颗粒级配、集料的预处理方式等对混凝土7,28,90d抗压强度及弹性模量的影响规律,为煤矸石集料混凝土的优化配合比设计提供依据。试验结果表明:矸石集料自身的强度极大地影响混凝土的强度,在不同强度的水泥基体下,当水泥基体强度与集料强度相协调时,其混凝土的强度才能达到最大,但是在低强的水泥基体下,提高矸石集料的粒径尺寸及比例,并不能提高混凝土的强度;自燃矸石集料经过预湿处理,能够提高混凝土的力学性能,但非自燃矸石集料经预湿处理后,并不能提高其混凝土的力学性能。     

界面粘结质量对钢筋混凝土修补梁工作性能的影响

众所周知 ,界面粘结性能是钢筋混凝土结构修补成败的关键。采用非线性有限元方法 ,并发展了一种能反映界面粘结质量和力学特征的界面单元 ,对钢筋混凝土修补梁进行了系统的数值模拟 ,得到了十分有益的结果。经与试验结果比较 ,计算精度是令人满意的     

Q420高强度钢材的疲劳性能试验研究

为探究Q420高强度钢材的疲劳性能,针对Q420B和Q420C两种质量等级的钢材开展了相应的疲劳试验研究。通过两组常温条件下的轴向循环拉伸疲劳试验,获得了Q420B和Q420C两种钢材不同应力水平下的疲劳寿命,并根据试验结果绘制其S-N曲线。试验结果表明:同等条件下,Q420C钢的疲劳性能高于Q420B钢的疲劳性能。将试验结果与GB 50017—2003《钢结构设计规范》的计算值进行比较,发现试验结果远高于规范计算值。