循环荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

循环荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系是研究CFRP加固混凝土结构疲劳性能的重要基石.通过对18个双面剪切试件进行静载及疲劳试验,分析探讨了循环荷载作用下CFRP-混凝土界面破坏过程及粘结-滑移关系.结果表明,随着循环荷载次数及应力水平增大,界面粘结性能降低,CFRP片材也更早出现剥离现象,剥离长度和应力水平呈线性关系;端部滑移变化表现为两个阶段,快速增长阶段和稳定增长阶段;应力水平越高,对应的粘结-滑移曲线中最大剪应力就越大.

考虑位置函数的胶合木植筋粘结-滑移关系研究

胶合植筋技术是一种新型的木结构连接技术,具有承载力高、刚度大、美观且防火效果好等优点,已被成功应用于木结构建筑及桥梁领域。木结构植筋与混凝土植筋类似,涉及到3种材料、2个界面,木材-植筋之间的粘结属多重介质间的粘结问题。木结构植筋节点是否具备良好的结构性能,除了各材料的基本性能有保证外,另外就是界面是否具备良好的粘结性能。该文基于三折线粘结-滑移关系模型,推导了植筋应力、界面粘结应力及相对滑移沿锚固长度分布的解析解,并与试验结果对比,结果表明,理论值与试验值吻合良好。通过实测加载过程中植筋内部的应变及加载端植筋与木材之间的相对滑移,研究了植筋-木材之间的粘结应力及相对滑移沿锚固长度的分布规律,最终建立了考虑位置函数的胶合木植筋粘结滑移关系。

考虑粘结滑移本构关系的FRP筋锚固长度

在FRP筋混凝土拉拔试件微分单元受力分析的基础上,考虑FRP筋混凝土粘结本构关系,推导了随不同位置变化的滑移、FRP筋拉应力和粘结应力理论公式。根据这些理论公式进而得到了最小锚固长度的计算公式,并通过算例进行分析。研究表明,对于FRP筋混凝土构件在正常使用极限状态下,在粘结—滑移本构关系上建立起来的FRP筋锚固长度的限值是满足设计要求的。另外,在此基础上建立的FRP筋锚固长度是针对试件实际的粘结滑移关系,对于表面不同类型、不同组成成分的FRP筋均能较好地确定其最小锚固长度,这对FRP筋混凝土结构构件的设计具有一定的指导作用。

玄武岩-聚丙烯纤维混杂混凝土与变形钢筋粘结性能研究

通过中心拉拔试验研究了玄武岩-聚丙烯纤维混杂混凝土与变形钢筋的粘结性能,分析了纤维掺量和纤维长径比对粘结性能的影响。并对刚柔混杂纤维的增韧作用进行了评价。结果表明:玄武岩-聚丙烯混杂纤维的掺入使混凝土与变形钢筋的极限粘结强度提高了29%;粘结应力减小趋势得到改善,粘结破坏表现出较好的延性。然而,混杂纤维的过量引入使试样容易形成劈裂破坏,在一定程度上削弱了粘结性能,且当25mm玄武岩纤维(BF)与0.15%聚丙烯纤维(PF)混杂时会出现试件的劈裂破坏。最后以纤维掺量与纤维长径比为基础,考虑混杂纤维交互作用的影响,建立了玄武岩-聚丙烯纤维混杂混凝土与变形钢筋的极限粘结强度计算公式,并根据粘结滑移曲线,建立了玄武岩-聚丙烯纤维混杂混凝土与变形钢筋的平均粘结应力-滑移本构关系。

表面跨缝贴FRP布—混凝土界面粘结—滑移机理试验研究

本文通过在混凝土表面跨缝贴FRP(纤维增强复合材料)布的双剪试验,重点研究了表面跨缝贴FRP布-混凝土界面粘结-滑移机理。试验结果表明,初始裂缝对其附近的FRP-混凝土界面粘结-滑移关系有明显影响,且初始裂缝深度越大,影响越明显。通过对试验数据的拟合及大量试算,本文提出了在无初始裂缝前提下及有初始裂缝前提下都能运用的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型,该模型包括初始裂缝深度、界面上的点到初始裂缝的距离等参数。

高温下压型钢板-混凝土粘结强度的试验

对我国常用的一种类型的压型钢板与混凝土在常温下的粘结应力 -滑移关系及高温下的粘结强度进行了试验研究 .研究结果表明压型钢板与混凝土间的粘结强度随温度的升高而迅速下降 .通过对试验结果的分析 。

FRP筋与混凝土粘结滑移试验研究

目的探讨FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式,建立FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型.方法对84个FRP筋混凝土试件进行单端拉拔试验,分析试验结果,对试件荷载(粘结应力)-滑移关系曲线进行研究.结果试验结果表明,试件的受力过程划分为两种形式,即肋未剥离劈裂破坏和肋剥离断裂破坏.肋未剥离劈裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、劈裂、下降和残余阶段;肋剥离断裂破坏的受力过程分为微滑移、滑移、剥离断裂和下降阶段.结论FRP筋混凝土试件的受力过程和破坏形式与FRP筋表面肋有重要关系;基于肋未剥离劈裂破坏的试验结果建立的FRP筋与混凝土粘结-滑移本构关系模型能够比较真实地反映试件粘结滑移全过程实际受力特征.

植筋胶与混凝土界面粘结滑移性能的试验研究

为了研究植筋胶与混凝土界面的粘结滑移性能,以植筋锚固长度、植筋胶层厚度及钢筋表面特征为参数,进行了6组高强混凝土植筋无约束推压试验,分析了各参数对植筋胶与混凝土界面的粘结应力、粘结滑移性能等的影响。试验结果表明,所有试件均发生植筋胶层与混凝土界面的粘结滑移破坏,且不出现混凝土基体锥体破坏。在其他条件相同的情况下,高强混凝土植筋的推压承载力随着植筋锚固长度、植筋胶层厚度大致呈线性增大;光圆钢筋植筋的推压承载力远小于相应的带肋钢筋,粘结滑移性能较差。在试验研究的基础上,提出了高强混凝土植筋在无约束推压试验时植筋胶与混凝土界面的粘结应力-滑移本构基本函数关系。该模型较好地反映了植筋胶与混凝土界面的粘结滑移关系,可用于混凝土植筋结构的有限元模拟分析。

微锈蚀钢筋混凝土高温后粘结锚固性能试验研究

为研究高温对锈蚀钢筋混凝土结构粘结锚固性能的影响,对锈蚀试件(锈蚀率为1.08%)与非锈蚀试件先进行高温试验(20℃、200℃、400℃、600℃、800℃),再进行中心拔出试验。试验结果表明:随温度的升高,锈蚀试件与非锈蚀试件粘结强度均呈下降趋势,与非锈蚀试件相比,锈蚀试件在温度不超过400℃时,其粘结强度下降趋势较为平缓。分析了高温作用后混凝土抗压强度、钢筋极限强度、钢筋与混凝土间粘结强度三者之间的关系,并建立了考虑不同温度、不同锈蚀率等因素影响下钢筋与混凝土的粘结-滑移关系式。

碳纤维布与混凝土的粘结性能及其耐久性研究

碳纤维布与混凝土的粘结性能是碳纤维布加固混凝土结构技术中最关键的问题之一,加固后不同环境下碳纤维布与混凝土粘结性能是否会发生退化日益引起国内外学者的关注。选取标准养护、自然淋雨、自然不淋雨、淡水浸泡和硫酸盐浸泡5种环境,环境作用时间以90d为一个周期,统一采用自行设计的试验装置进行拉剪粘结试验。根据标准养护试件的试验结果提出了不同粘结位置处粘结-滑移关系模型,并给出了环境作用270d后的试验结果。试验表明,截止270d,粘结性能没有受自然环境影响,但180d的淡水和硫酸盐浸泡使粘结性能有不同程度的退化。

BFRP侧向约束对GFRP带肋筋与混凝土粘结性能的影响

为考察BFRP侧向约束对GFRP带肋筋与混凝土粘结性能的影响,对36个GFRP筋混凝土拉拔试件进行试验研究,主要试验参数为BFRP侧向约束层数(0层、1层、2层和3层)和混凝土相对保护层厚度c/d(1.6、2.2和3.0)。试验结果表明:BFRP侧向约束使拉拔试件的破坏模式由混凝土劈裂破坏转为GFRP带肋筋的拔出破坏;试件的粘结强度和达到粘结强度所对应的滑移量、侧向约束应力会随BFRP侧向约束层数的增加而增大;相同BFRP侧向约束层数下,相对粘结强度随着c/d的增大而增大,但达到粘结强度所对应的侧向约束应力却随c/d的增大呈指数减小;相对粘结强度增加量随着达到粘结强度时侧向约束应力的增加呈对数增加。

预应力碳纤维片材张放后端部粘结应力分析

以双线性的碳纤维片材-混凝土间粘结滑移本构关系为基础,根据弹性理论建立了碳纤维片材粘贴端部的粘结应力分布模型,并求解微分方程得出了解析解的一般形式,在此基础上,根据边界条件确定了预应力碳纤维片材端部粘结应力分布的解析解参数.

玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能试验与分析

为了研究玄武岩纤维混凝土(BFRC)与钢筋粘结锚固性能,对18个中心拔出试件和9个梁式试件进行加载试验,获得各级荷载下加载端、自由端滑移量及钢筋应变,得到了粘结应力-滑移曲线和粘结应力沿锚固长度的曲线分布。试验结果表明:随着玄武岩纤维的掺入,钢筋与混凝土粘结锚固性能未表现出有利影响,极限粘结强度有所降低;掺入长度为25mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度优于掺入长度为15mm纤维的混凝土与钢筋的极限粘结强度;混凝土强度的提高有利于改善玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结锚固性能,混凝土相对保护层厚度对粘结锚固性能影响不大;锚固钢筋的应变曲线整体呈下凹形,沿锚固长度逐渐递减;粘结应力沿锚固长度呈多峰曲线;基于试验数据建立的玄武岩纤维混凝土与钢筋粘结应力-滑移本构关系可以为玄武岩纤维混凝土的理论与工程设计提供参考依据。

高温下嵌入式FRP与混凝土粘结性能研究进展

FRP嵌入式加固技术由于其具有施工方便、抗火性能优、粘结性能好、能充分利用FRP材料的强度等优点而得到广泛的关注。其中,FRP与混凝土之间的粘结性能对加固效果具有较大影响。而以往的研究多集中于常温条件下的粘结性能,高温条件下的研究较少。本文综述了高温环境下嵌入式FRP加固系统与混凝土界面粘结性能的研究现状,对主要研究成果进行了总结,并指出了当前研究中的不足以及未来需进行进一步研究的方向。

GFRP筋与箍筋约束混凝土之间粘结性能的试验研究

通过设计并完成120个拉拔试验,研究了不同影响因素(GFRP筋表面处理情况、GFRP筋直径、混凝土强度等级、箍筋约束情况)对GFRP筋粘结性能的影响并与钢筋粘结性能进行对比;重点分析了箍筋约束作用对GFRP筋粘结破坏和粘结强度的影响规律;利用Bertero-Popov-Eligehausen(BPE)模型和Cosenza-Manfredi-Realfonzo(CMR)模型对GFRP筋在箍筋约束混凝土中粘结应力-滑移(τ-s)关系上升段进行分析。研究结果表明:当粘结破坏主要发生在GFRP筋表面时,提高混凝土强度不会增加GFRP筋的粘结强度;在拉拔试件中配置箍筋可以使试件发生更加趋于延性的GFRP筋拔出破坏,从而提高GFRP筋粘结强度和对应的滑移量,提高幅度随着GFRP筋直径和GFRP筋与混凝土之间的机械咬合力的增大而变大;BPE和CMR模型可以准确描述GFRP筋在箍筋约束混凝土中τ-s关系上升段过程,利用试验数据,并基于表面处理方式处理后得到的BPE和CMR模型中具体的参数可以作为设计参考值。

自研高性能胶胶粘CFRP-钢界面性能的温度影响机制

粘结界面是碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢结构的薄弱环节,受胶粘剂和温度影响显著。为深入了解自研高性能胶胶粘CFRP-钢界面性能的温度影响机制,制作了28个CFRP-钢双搭接试件,开展了自研高性能胶粘剂G3和典型商品胶粘剂Sika30分别在7种环境温度下(-20℃、-5℃、10℃、25℃、40℃、55℃和70℃)的拉伸剪切试验。分析了试件的破坏模式、极限承载力、荷载-位移曲线、界面剪应力及粘结-滑移曲线等。结果表明:随温度升高,胶粘剂强度降低,韧性增加;当温度接近或超过胶粘剂玻璃转化温度,胶体性能急剧下降,搭接试件的破坏模式由CFRP层离破坏变为钢-胶界面破坏,界面性能显著降低;G3试件的低温性能与Sika30试件相当,但G3胶粘剂试件的高温性能显著优于Sika30胶粘剂试件;试件在低温环境下的界面性能较25℃显著降低,胶粘CFRP加固钢结构需考虑低温下加固系统脆化产生的不利影响。

硫酸盐干湿环境下碳纤维布-黏土砖砌体界面性能试验

对粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)的烧结黏土砖砌块进行双面剪切试验,考察硫酸盐干湿循环不同周期下CFRP-黏土砖砌块界面破坏形态和粘结性能,讨论了硫酸盐腐蚀下CFRP-黏土砖砌块界面粘结性能退化机理。结果表明:CFRP-黏土砖砌块界面的破坏形态受硫酸盐干湿循坏影响较大;界面粘结性能(极限承载力、峰值剪应力)随循环时间呈先小幅增加后加速下降的趋势。提出了受循环周期影响的CFRP-黏土砖砌块界面粘结-滑移模型,将预测值与试验值对比,该模型能较准确地反映硫酸盐干湿循环作用下界面粘结性能的退化规律。

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。

硫酸盐干湿交替对碳纤维增强环氧树脂-混凝土界面粘结性能的影响

为了研究硫酸盐腐蚀对碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)-混凝土界面性能退化的影响。通过硫酸盐干湿交替加速腐蚀试验模拟硫酸盐环境,对硫酸盐腐蚀下CF/EP-混凝土界面粘结性能退化规律进行了研究。结果表明:硫酸盐干湿交替作用对CF/EP-混凝土界面的破坏形态影响较大;界面粘结性能(峰值剪应力、极限承载力和初始剪切刚度)随腐蚀时间呈先小幅增加后加速下降的趋势。在试验和已有界面理论的基础上,提出了考虑腐蚀时间的界面粘结-滑移模型,通过模型预测数据与试验数据的对比分析,该模型能够很好反映硫酸盐干湿交替作用下界面粘结性能退化规律。

固化与试验温度对环氧树脂及表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结性能的影响

表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构中的环氧树脂粘结剂具有一定的温度敏感性,试验研究了不同固化温度和试验环境温度下环氧树脂力学性能及其在加固结构中的粘结性能,结果表明:(1)固化温度的升高大幅缩短了环氧树脂固化时间,对其拉伸强度和剪切强度的影响较小,拉伸强度仅在固化温度超过80℃时小幅下降,降幅在10%以内;试验环境温度的升高会引起环氧树脂软化,导致其拉伸强度和剪切强度显著降低;固化温度更高的环氧树脂在60℃甚至更高试验环境温度下剪切性能更稳定;(2)固化温度对表层嵌贴CFRP加固构件的界面粘结性能影响较小,但界面粘结性能随着试验环境温度的升高而显著下降,最大降幅约为58.89%,破坏模式也由混凝土内聚破坏转变为环氧树脂-混凝土界面破坏和CFRP-环氧树脂界面破坏;固化温度更高的试件在高试验环境温度下表现出更高的粘结强度。在试验基础上拟合了加固试件界面的粘结-滑移本构曲线,并建立了曲线特征参数与试验环境温度的关系。