嵌入式CFRP板条-混凝土界面粘结性能的试验研究

嵌入式(NSM)加固法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式。通过CFRP板条嵌入混凝土试块的界面单剪试验,研究粘结长度对界面粘结性能的影响。根据实测应变分布,得到沿粘结长度界面粘结应力分布,并通过计算分析,对局部粘结滑移关系进行了初步探讨。

CFRP板条加固钢筋混凝土梁的抗剪性能试验研究

通过13根碳纤维板条加固混凝土梁的受力性能试验对碳纤维加固梁的抗剪性能进行研究,比较分析了不同加固量、开槽尺寸、内嵌或外贴碳纤维板条等因素对试验梁受力性能的影响。试验梁为2.3 m跨度的混凝土梁和碳纤维板条加固混凝土梁。试验研究表明,采用内嵌碳纤维板条加固可以有效提高混凝土梁的承载力,减小梁的挠度和裂缝宽度,在试验研究的基础上进行了试验梁的全过程受力分析,与试验结果吻合较好。

表层嵌贴碳纤维板混凝土试件疲劳性能研究

为分析表层嵌贴碳纤维板加固钢筋混凝土结构的界面疲劳性能,设计制作了5个表层嵌贴碳纤维板−混凝土试件,采用单剪拔出的方法,研究不同荷载幅值和黏结长度参数对试件界面应变分布、界面滞回性能和界面疲劳耗散能的影响规律。研究结果表明:达到设计疲劳次数的试件,界面剥离过程仅有快速传力阶段和界面稳定传力阶段。而未达到设计疲劳次数的试件有完整的快速传力阶段、界面稳定传力阶段和失稳传力阶段。距加载端14 cm处的板条界面疲劳滞回性能呈现出与静力试验滑移−黏结应力曲线相似性质。同一测点相同疲劳加载次数时,试验荷载幅值由32%增加至40%的过程中,界面损伤程度增大,界面耗散能最大值增大;黏结长度由200 mm增加至280 mm的过程中,界面损伤程度越小,界面耗散能最大值越大。

表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结性能简化分析

为深入研究表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构的界面粘结性能,采用试验与理论分析相结合的方法,分析了混凝土强度、粘结长度和槽边距等因素对界面粘结性能的影响,提出了考虑残余摩擦力的三折线粘结滑移本构模型,并将其简化为无上升段的双折线模型,建立了其界面粘结应力微分方程,通过求解方程得出了解析解的一般形式,推导出界面粘结应力、界面滑移量的分布函数,进而得到了界面粘结承载力的计算公式。最后通过试验对双折线粘结滑移模型进行了验证,并与三折线粘结滑移模型进行了对比分析。研究结果表明:由简化的双折线粘结滑移模型得到的界面粘结行为曲线和基于三折线模型的差异不大,并与试验结果吻合较好;提出的简化分析方法能够较好地描述表层嵌贴CFRP与混凝土的粘结行为。

基于ABAQUS的表面内嵌CFRP筋粘结滑移性能数值模拟分析

利用ABAQUS有限元软件,对混凝土、CFRP筋或板条以及粘结剂分别采用不同的单元类型,特别是运用Spring2非线性弹簧单元来模拟表面内嵌CFRP筋或板条混凝土的粘结作用,同时考虑材料各自的本构关系,对表面内嵌CFRP筋混凝土拉拔试件和内嵌CFRP板条加固混凝土梁试件进行有限元模拟,将模拟结果与已有试验结果进行对比验证。结果表明,利用数值模拟的方法可以得到较为准确的拉拔试件的极限值,也可以较为正确地模拟加固梁的受力过程。在验证模拟结果正确的基础上,进一步分析了拉拔试件CFRP筋应力、滑移、粘结应力随不同位置的变化规律以及加固梁CFRP板条粘结区域内应变和粘结应力的分布情况。研究结果表明,对于拉拔试件,不同荷载等级作用下,CFRP筋在粘结区域内不同位置处的应力呈非线性变化,而粘结应力峰值出现在距加载点20mm^40mm位置处,其随位置的变化曲线呈偏态曲线特点。对于表面内嵌CFRP板条加固梁,粘结区域内CFRP应变和粘结应力在梁屈服后激增,且呈非线性变化。