配CFRP筋框支转换梁结构抗震性能试验研究

通过对一榀在转换梁上下部均配有碳纤维增强塑料筋、缩尺比例为1∶3的框支转换梁结构分别施加竖向荷载与水平荷载,并进行水平荷载低周反复加载试验,描述试件整个受力过程与破坏形态,分析滞回曲线、骨架曲线与延性等抗震性能。试验结果表明,采取可靠锚固措施的碳纤维增强塑料筋能与钢筋在试件中共同工作;试件延性因数大于3,屈服破坏机制较为合理,具有较好的抗震性能。

CFRP筋粘结式锚固体系界面失效演化机制及粘结强度计算

为研究CFRP筋粘结式锚固体系的界面失效演化机制,以锚具内倾角和锚固长度为变化参数,完成了9组CFRP筋粘结式锚具组装件的静载试验。结合试件的失效模式、筋材的磨损程度和加载端粘结-滑移全过程曲线,对CFRP筋粘结式锚固体系界面失效演化机制展开详细分析,从能量角度探讨了粘结界面能量耗散情况。运用灰色关联理论分析了各影响因素对粘结强度的敏感程度,通过数学拟合给出了粘结强度回归公式,并与现有计算模型进行了比较。研究表明:对于CFRP筋粘结式锚固体系,化学胶结力仅在加载初期起作用,界面粘结应力主要由摩擦力和机械咬合力承担;相对弹性变形能受锚固长度和锚具内倾角的影响不明显,相对局部破坏能主要受锚具内倾角影响;随着锚固长度的增大,试件弹性粘结强度、极限粘结强度和残余粘结强度均有所降低;随着锚具内倾角的增大,未发生剪切破坏的试件极限粘结强度有所增大,但弹性粘结强度和残余粘结强度的变化则不明显。灰色关联分析结果表明:各参数与粘结强度的关联度由大到小依次为CFRP筋根数>锚固长度>锚具内倾角>CFRP筋间距。本文粘结强度回归公式计算结果与试验结果吻合较好。

CFRP筋粘结型锚固系统数值模拟及失效分析

针对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋粘结型锚固系统,采用数值分析研究了不同锚具内壁与锚固胶体间的摩擦系数、不同锥形倾角、锚具前端有无直筒过渡段及有无端堵约束对筋材应力状态的影响,找出了筋材在靠近锚具端部发生破坏的原因,提出了相关强度分析方法及锚固改进方法,并用试验结果验证了方法的有效性。分析结果表明:筋材在摩擦系数为0.7时受到的径向挤压应力峰值只有摩擦系数为0.3时受到的径向挤压应力峰值的45.01%;随着锥形倾角增大,CFRP筋在锚具锥段所受的径向挤压应力峰值逐渐减小,所受剪应力峰值逐渐增大;在锥段末端增设直筒过渡段可以缓解筋材所受到的径向挤压应力与剪应力峰值,缓解系数分别为76.78%与52.90%;端堵约束的存在使锚具端部应力集中现象明显,导致筋材在锚具端部发生破坏。