纤维布混杂形式对混凝土界面力学性能的影响

针对CFS-GFS混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对8种不同加固模型做了非线性界面有限元数值计算.分析了不同加固形式下界面端部剪应力与正应力的分布规律,结果表明界面剪应力与正应力极大值均出现在加固界面端部,且在较短的距离内迅速减小.CFS-GFS混杂加固可以有效降低界面剥离应力,通过控制GFS在加固中所占比例,能够在保证承载力足够的情况下,改善加固界面力学性能,避免端部处发生界面或保护层剥离破坏现象.     

预应力碳纤维薄片加固RC梁放张后界面受力分析

以碳纤维薄片(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁为研究对象,采用压梁法对CFL施加预应力,计及混凝土与CFL之间界面的软化行为,理论推导了预压力放张后界面粘结剪应力和CFL轴向正应力的分布规律,实施放张实验对界面应力的计算值进行了验证,并以界面断裂能作为剥离判据,建立了不引起界面剥离最大预压力的计算模型。实验与计算结果表明,预压力放张后,CFL轴向应力的计算值与实验值吻合较好;预压力放张后,CFL端部的界面粘结剪应力急剧增大;减小CFL的厚度或弹性模量有利于防止界面剥离的发生。     

FRP-混凝土界面疲劳性能分析

应用红外探测技术跟踪记录了2 个纤维增强聚合物复合材料(FRP) 加固混凝土试件界面的疲劳损伤发展过程,结合系列疲劳试验分析了界面的疲劳力学性能和疲劳寿命。结果显示,FRP-混凝土界面粘结区和剥离区有明显的温度差异,应用红外探测技术可以较准确地检测界面的损伤发展状况。界面的疲劳损伤从跨中位置萌生后向一端扩展,损伤演化可分为萌生、稳定发展和失稳发展3个阶段,稳定发展阶段约占界面疲劳总寿命的99 %左右。在界面疲劳寿命的主要阶段内界面的疲劳损伤较小,发展缓慢,FRP应力也变化平稳,表明加固的抗疲劳效果较好。最后给出了界面疲劳寿命的预测方法,界面的疲劳破坏制约了FRP材料强度性能的充分利用。      

CFRP板与钢梁粘结剥离破坏的试验研究

粘结层是碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢梁的最薄弱环节。通过对4根加固梁的静载试验及6根加固梁的疲劳试验研究了CFRP板加固钢梁的剥离破坏。在CFRP板底端部贴的应变片记录了试验过程中的应变变化,并结合理论分析,探讨了各项因素对板端应变的影响及CFRP板的剥离破坏过程。静载试验中记录的随外荷载变化的应变曲线以及疲劳试验中记录的随疲劳加载次数变化的应变曲线都能分为4个阶段。阶段Ⅰ为板端溢胶对板端作用的拉力的衰退阶段,板端溢胶逐渐失去作用;阶段Ⅱ为正应力衰退阶段,正应变开始减小,而剪应力继续增加,使得压应变的增加更快;阶段Ⅲ为剪应力衰退阶段,在达到压应变峰值后,剪应力和应变减小,直到应变为0;阶段Ⅳ为剥离破坏阶段。根据这一规律,利用板端的应变片可以很好地监控加固梁粘结层的性能变化及裂缝的萌生。     

玻璃纤维筋断裂强度的理论和实验研究

玻璃纤维筋(glass fiber reinforced polymer rebar,GFRP筋)是一种具有较好的抗拉、耐腐蚀和抗电、磁等性能的纤维复合材料,在特殊环境下可以用来代替普通钢筋.文中通过自行设计的实验装置,测试GFRP筋的破坏强度和弹性模量,并利用载荷距离加权局部分配法则和破坏柱元的概念,用统计破坏理论分析计算纤维筋棒的断裂强度,与试验结果对比基本一致.     

常幅循环荷载下CFL增强RC梁弯曲疲劳性能研究

通过碳纤维薄板（CFL）加固RC梁三点弯曲疲劳实验,得到了常幅疲劳荷载作用下加固梁挠度、CFL与钢筋应变的演化规律;试验过程中加固梁刚度的疲劳损伤、CFL与混凝土界面的疲劳剥离都呈现初始快速扩展、稳定扩展、失稳扩展的三阶段发展规律。通过对CFL加固梁的疲劳破坏机理的分析,指出钢筋的疲劳屈服导致CFL的剥离是加固梁最主要的破坏模式,其疲劳寿命主要取决于控制截面受拉钢筋的应力幅值,提出采用疲劳损伤第二阶段的钢筋应力幅值的△S-N曲线与国外试验结果吻合较好。     

FRP增强钢筋混凝土受弯梁中纤维板长度优化研究

采用有限元分析和试验研究的方法 ,探讨纤维薄板长度对FRP增强钢筋混凝土梁抗弯强度的影响 ,试图找到在满足增强梁抗弯强度前提下的最佳纤维板粘贴长度 ,为该类构件的优化设计奠定理论基础。有限元分析结果表明 ,纤维板粘贴长度不同 ,增强钢筋混凝土梁的应力分布、能量分布及极限承载力等均有较大变化。通过探讨钢筋和纤维板在承载过程中的能量变化 ,推算出纤维板最佳粘贴长度的下限为L/S =0 6 9;通过对试验梁刚度的探讨 ,又求得纤维板最佳粘贴长度的上限为L/S =0 83。上述分析结果在相同条件下进行的 5组 15根增强梁的三点弯曲试验中得到了初步验证。     

循环载荷下纤维薄板增强RC梁的疲劳性能研究

通过建立循环载荷下碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的累积损伤模型,并与增强梁的疲劳试验结果进行对比,研究增强构件的疲劳性能和损伤、破坏过程。试验发现CFL增强RC梁的疲劳损伤演化历程包括混凝土开裂、CFL与混凝土剥离、钢筋屈服等过程,具有明显的疲劳损伤成核、稳定扩展、失稳扩展三阶段发展规律,根据增强梁的载荷、挠度历程可以得到抗弯刚度演化历程。研究结果表明用CFL增强RC梁的剩余抗弯刚度来度量其疲劳损伤变量具有明确的物理意义,在此基础上建立的疲劳损伤演化方程能够准确模拟CFL增强RC梁的疲劳损伤破坏过程,进一步结合抗弯刚度可预测其剩余疲劳寿命。     

FRP增强RC梁剥离破坏时抗剪承载力的修正公式

FRP片材被大量应用于结构加固与补强工程,其常见的加固形式有抗弯加固和抗剪加固。由于受到FRP应力分布和界面粘贴性能等诸多因素的影响,抗剪加固设计要比抗弯加固复杂得多。针对现有的FRP抗剪加固承载力计算模型的特点和不足,本文提出了一种修正的计算公式,并与从现有文献中收集到的25个最终为剥离破坏的试验结果相对比,结果表明修正公式的计算值与试验值吻合得比其它计算公式要好。     

聚合物钢纤维混凝土的增强机理分析

为探求聚合物乳胶在钢纤维混凝土中的作用机理,通过力学试验及用Oxford Link300能谱分析仪(ESCA)和HITACHI S3500N系列电子扫描设备(SEM),进行了一些初步的研究。研究表明:聚合物对钢纤维混凝土的改性,存在着一个最佳掺量的问题,当聚合物掺量达到最佳值时,聚合物在钢纤维混凝土中扮演着"桥"的角色,通过这座"桥"把两个相互间只有物理吸附的相更强地连接起来,形成以化学吸附为主、物理吸附为辅的有机体,从而进一步改善了整个体系的材料性能。