端部嵌贴CFRP加固混凝土结构有限元分析

为解决表面粘贴和表层嵌贴CFRP加固混凝土结构的端部剥离问题,本研究提出一个新型加固方法—端部嵌贴加固(TE),设计了不同加固长度的单剪拔出试验,对比分析其黏结承载力、破坏模式及CFRP应变分布情况。运用ABAQUS有限元分析软件对试样进行非线性数值分析,研究了混凝土等级、槽尺寸大小等各因素对模型界面黏结性能的影响。研究结果表明:采用Spring2非线性弹簧,实现CFRP板条、混凝土与树脂胶之间的滑移是可行的。端部嵌贴方法能有效提高界面黏结性能,嵌贴段锚固作用较好,但沿板宽方向与中央部分的黏结应力不一致。采用合适的槽宽,提高混凝土等级,能有效提高端部嵌贴CFRP与混凝土的界面黏结性能。

CFRP板加固混凝土结构不同方法的黏结性能比较

为比较水平嵌贴CFRP板与表面黏贴、表层嵌贴CFRP板加固混凝土结构的界面黏结性能,采用单剪拔出试验,分析各试件的黏结承载力、破坏模式、CFRP应变分布及加载端部滑移。试验结果表明:水平嵌贴CFRP板加固法的界面黏结性能比表面黏贴CFRP板加固法的好,比表层嵌贴CFRP板加固法的差,但其平均黏结承载力能达到表层嵌贴CFRP板加固法的79%,处于较好水平。

端部嵌贴CFRP板加固钢筋混凝土结构的斜嵌段粘结性能试验

端部嵌贴预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固混凝土结构是一种高效经济的新型混凝土结构加固方法,端部嵌贴段的CFRP与混凝土的粘结性能是锚固预应力CFRP、确保加固效果充分发挥的关键因素。为确定端部嵌贴段中斜向嵌贴段CFRP-混凝土的界面粘结性能,本文开展9个单剪拔出试验,研究了斜嵌段的粘结性能。通过设计混凝土棱柱试件,研究了斜槽角度、CFRP板埋深、CFRP板粘结长度对斜向嵌贴界面粘结性能的影响,并基于试验结果构建了CFRP板-混凝土局部界面的粘结-滑移关系模型。试验结果表明:随斜槽角度增大,试件的承载力及CFRP-混凝土局部界面断裂能也在逐渐增大。CFRP-混凝土界面粘结性能随CFRP埋深比增加而明显增加,并在埋深比为50%时达到最大,此后不再明显变化。基于试验结果所建立的粘结-滑移模型能较准确地模拟出CFRP板在混凝土斜槽中的受力过程。

表层嵌贴CFRP-混凝土结构的黏结性能研究

为研究嵌贴的CFRP与混凝土间的黏结性能及黏结滑移关系,对22个嵌贴CFRP加固混凝土棱柱体试件进行了单剪拔出试验,考察了混凝土强度、槽宽、槽边距、树脂保护层厚度、及构件截面尺寸等因素对嵌贴CFRP-混凝土界面的黏结承载力、破坏模式、黏结刚度、黏结滑移关系等性能的影响;在试验结果基础上提出了含残余摩擦段的三段式黏结滑移关系模型,进而明确了混凝土强度与槽边距等因素与峰值黏结应力等模型特征参数的相关性,最终在上述工作基础上建立了首次考虑混凝土强度、槽宽、槽边距等多因素影响的黏结滑移关系模型。研究结果表明:所考察的各因素对嵌贴CFRP与混凝土界面的黏结性能及黏结滑移关系存在显著影响;运用最小二乘法得到的含特征参数的黏结滑移关系模型对界面断裂能的预测精度优于现有其他模型;所建立的考虑多因素影响的黏结滑移关系模型预测的峰值黏结剪应力与文献试验实测值的相关系数为0.65,预测精度较高。