施工高温作用后CFRP板增强箱梁桥顶板界面有限元分析

为了研究SMA(沥青玛蹄脂)摊铺高温作用后CFRP板-混凝土界面剥离破坏,采用SMA摊铺的高温作用后的界面有限单元进行剥离破坏准则定义和回归分析。借助大型通用有限元软件MSC.MARC调用界面有限单元并对CFRP板箱梁桥顶板进行有限元模拟。通过有限元分析可以看出:当荷载值比较小时,CFRP板-混凝土界面未产生裂缝,CFRP板与混凝土间黏结性能较好,沿着梁跨中至梁端方向,CFRP板应变值呈递减趋势。随着荷载值增大,在试验梁跨中位置附近,CFRP板-混凝土界面层出现初始剥离,在界面层剥离区域,CFRP板应变值曲线斜率明显下降,CFRP板应变曲线形状近似S形。随着荷载值增加,在剥离区长度范围内,CFRP板S形应变值沿自由端方向扩展逐渐增大,初始剥离一旦开始,荷载值随之骤然下降;在剥离区域,CFRP板应变值维持恒值不变。研究表明:通过定义SMA摊铺高温作用后CFRP板-混凝土界面单元,引入双重剥离破坏准则,CFRP板-混凝土的界面受剪可通过恒定的裂面剪力传递系数来描述,根据箍筋量配置的不同来描述开裂后混凝土受剪行为,混凝土的开裂形态借助开裂应力描述,受拉软化形态借助软化模量描述,较好地模拟了特殊环境下的CFRP板-混凝土界面的剥离破坏过程。

施工高温作用后CFRP板增强桥梁疲劳损伤及寿命预测（英文）

为了探讨碳纤维增强塑料(CFRP)板在沥青摊铺高温环境下加固国外大桥中的疲劳损伤机理及寿命预测,首先介绍Bangabandhu大桥在孟加拉国亚热带湿热环境温度下进行沥青玛蹄脂新桥面铺装的高温加固环境,然后通过钢筋、混凝土和CFRP板应变等参数研究大桥箱梁桥顶板增强梁疲劳裂纹演化、荷载-挠度曲线变化规律及CFRP板应力情况,对梁体抗裂性、刚度和疲劳损伤累积进行分析;最后,根据疲劳裂纹扩展规律和破坏模式,结合试验结果,采用相应的断裂力学分析模型,引入裂纹尖端的应力强度因子计算公式,对试件进行疲劳主裂纹扩展研究。研究结果表明:在沥青摊铺高温作用下,CFRP板仍可以有效抑制混凝土的开裂和裂缝发展,经过CFRP板加固的钢筋混凝土试验梁疲劳寿命有一定提高,经过沥青摊铺高温作用后的CFRP板加固试验梁仍可满足200万次疲劳试验加载。通过da/dN-ΔK曲线和裂纹扩展速率进行疲劳寿命预测发现,该方法计算出的理论疲劳寿命与实际的疲劳寿命基本吻合。