NSM CFRP-混凝土界面疲劳黏结性能研究

NSM CFRP加固技术能显著提升混凝土结构的受力性能,已受到桥梁结构加固领域的广泛关注。CFRP与混凝土界面的可靠黏结是充分发挥加固效果的前提,目前针对静载下界面黏结性能的研究相对较多,但关于界面疲劳黏结性能的研究十分有限。为此,开展了疲劳荷载下的单剪拔出试验,通过对黏结界面的疲劳寿命、应力分布、滞回曲线、骨架曲线、黏结刚度和耗散能等进行分析,研究了疲劳荷载下NSM CFRP与混凝土界面的黏结行为与退化机理,考察了疲劳应力幅和黏结长度等因素与界面疲劳黏结性能的相关性,得到了适用于NSM CFRP加固混凝土体系发生剥离破坏情况下的S-N曲线模型,并基于局部黏结区段的疲劳寿命分析,提出了一种评估NSM CFRP-混凝土界面疲劳黏结性能的新型多功能模型。研究结果表明:NSM CFRP与混凝土界面的黏结性能显著受到疲劳荷载影响,即便是低于疲劳极限的应力幅也会造成黏结界面退化,增加黏结长度虽无法抑制界面退化,但会使疲劳寿命大幅增长;明确了疲劳荷载下黏结界面的受力行为并将其概括为弹性变形、塑形损伤、界面退化和完全剥离4个阶段,阐明了各阶段的受力机理;所得多功能模型可在已知疲劳应力幅、黏结长度和疲劳寿命三者其二的情况下预测另一个量,且具有较高的准确性。

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。