不同环境下CFRP筋与环氧砂浆粘结性试验研究

采用环氧砂浆作为粘结剂,40Cr钢为锚具,开展了CFRP筋在酸碱盐腐蚀环境中粘结性试验研究。研究结果表明：CFRP筋在酸碱盐溶液浸泡过程中,其外观尺寸无变化。有拔出破坏、端部夹断破坏、筋拉断破坏三种类型的破坏形态,通过分析不同锚固长度CFRP筋的破坏形态得到了试验条件下CFRP筋的基本锚固长度。对未受到腐蚀等七种情况的粘结-滑移数据进行了整理,提出了CFRP筋与环氧砂浆粘结-滑移本构模型并与现有三种粘结-滑移本构模型进行了对比。通过对比各粘结-滑移曲线可知：在相同外力作用下,腐蚀时间越长,CFRP筋的滑移越大。     

CFRP筋粘结式楔型锚具锚固性能分析

为研究CFRP筋粘结式楔型锚具锚固性能及其影响因素,对12套CFRP筋粘结式楔型锚具进行静载试验,以锚具内倾角和锚固长度为变化参数,获取锚具试件荷载—滑移全过程曲线,推出锚具内部CFRP筋与环氧树脂砂浆界面粘结—滑移本构模型。研究表明:增大锚具内倾角和锚固长度可提高锚具极限荷载,平均粘结强度随锚具内倾角的增大呈增大趋势,临界锚固长度随试件锚具内倾角的增大呈减小趋势,采用回归公式计算的平均粘结强度值与试验实测值比较接近;锚固长度是影响界面粘结剪切刚度的主要因素;锚固长度和锚具内倾角可一定程度提高界面抗滑移能力,损伤发展后期,锚固长度越大,损伤速率越慢;推导出的锚具内CFRP筋与环氧树脂砂浆的粘结—滑移本构关系模型适用性较好。     

CFRP筋复合型锚具的受力性能试验

为研究CFRP筋复合型锚具的主要设计参数对锚固性能的影响及锚具内部受力情况,设计了5个复合型锚具的参数静载试验,测量了锚具的极限荷载、锚环-CFRP筋间滑移变形和金属筒测点应变,通过静载试验对比分析了各设计参数对锚固效果的影响,以及金属筒表面应力的分布情况与变化规律.研究结果表明:当金属筒壁厚为2 mm,夹片夹持长度为65 mm,粘结长度为500 mm时,锚具的锚固性能较好;夹片-金属筒间锚固良好,无滑移;金属筒应力分布与变化可反映锚具内部受力情况,测点应力曲线峰值预示该位置附近的胶体与CFRP筋间的粘结破坏.     

Ni-Ti合金绞线与混凝土的粘结滑移本构关系

Ni-Ti合金绞线与混凝土之间的粘结和锚固是二者能够协同工作的基础,Ni-Ti合金绞线与混凝土的粘结-滑移本构关系模型是其粘结锚固性能的综合反映.对64个试件进行单端拉拔试验,测定试件的粘结滑移曲线.结果表明:通过对其粘结破坏特征、粘结滑移机理及受力过程的分析,提出了一种新的粘结滑移本构关系模型,能较好地反映Ni-Ti合金绞线与混凝土的受力全过程,与试验结果吻合良好.     

单根碳纤维(CFRP)预应力筋粘结式锚具的试验研究

本文介绍了用环氧铁砂和普通混凝土作粘结介质的粘结式锚具对碳纤维(CFRP)筋的锚固性能.通过大量试验,研究了粘结式锚具锚固CFRP筋的性能,并分析了粘结式锚具的粘结机理,为CFRP筋在结构工程中的推广应用奠定了基础.     

改进型碳纤维增强复合材料筋复合式锚具的锚固性能

为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)筋锚具的结构形式及主要设计参数对锚固性能的影响,设计2个复合式锚具及3个改进型复合式锚具,并进行静载拉伸试验;通过对比分析不同锚具的极限荷载、金属筒测点应变以及锚具最后整体破坏形式,研究改进型CFRP筋复合式锚具的锚固性能。结果表明:在不施加预紧力前提下,改进型复合式锚具螺母纵向紧固力可以有效避免夹片滑移,黏结材料种类对锚固过程稳定性有一定影响,但并不影响最终锚固效果,筋材表面形式对锚具锚固性能影响较大;当金属筒厚度为3 mm、黏结长度为250 mm、夹片长度为100 mm时,带肋CFRP筋为中间炸裂式破坏,充分发挥了CFRP筋的抗拉特性,表明改进型CFRP筋复合式锚有良好的锚固性能。     

CFRP筋在活性粉末混凝土中的锚固性能

针对碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)作为预应力筋或拉索时的锚固问题,提出了以活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)作为粘结介质的粘结式锚具.静载试验详细研究了CFRP筋的表面形状、锚固长度、根数和间距以及套筒内壁倾角等参数的变化对RPC的锚固性能的影响.试验结果表明,CFRP筋的表面形状对锚固性能的影响最为显著;对于抗拉强度不大于3 000 MPa的表面压纹CFRP筋,其临界锚固长度约为20倍CFRP筋直径;双根压纹CFRP筋锚固时的合理筋间距不宜小于1倍CFRP筋直径;本文提出的平均粘结强度和临界锚固长度计算公式具有较好的适用性.     

钢筋直径对钢筋-再生保温混凝土粘结锚固性能影响的研究

再生保温混凝土是一种新型节能型混凝土,钢筋-混凝土粘结锚固性能是决定再生保温混凝土能否应用于实际工程中的关键。采用中心拔出方法,研究了钢筋直径对钢筋-再生保温混凝土粘结锚固性能的影响,得到了钢筋-再生保温混凝土粘结-滑移曲线,建立了相关粘结滑移本构关系模型。结果表明,随着钢筋直径的增加,钢筋-再生保温混凝土粘结锚固性能减小;钢筋直径为12 mm和18 mm时,试件发生剪切破坏;钢筋直径为25 mm时,试件发生劈裂破坏;再生保温混凝土可采用连续曲线模型来计算小直径(D≤18 mm)钢筋-再生保温混凝土粘结滑移本构关系。     

考虑FRP筋实际受力的粘结滑移试验方法研究

目的 基于Losberg试验和双筋对拉试验提出一种研究FRP筋粘结滑移性能的试验新方法-四筋对拉试验,以得到更准确的FRP筋与混凝土之间的粘结滑移本构关系.方法 考虑FRP筋实际受力状态,同时拉拔四根FRP筋,分析不同试验方法、FRP筋直径、粘结长度对FRP筋与混凝土之间粘结性能的影响.结果 四筋对拉试验与Losber...     

考虑粘结滑移性能的表面内嵌CFRP板混凝土梁受力性能影响因素分析

目的为深入了解表面内嵌CFRP板混凝土梁的受力性能,对表面内嵌CFRP板混凝土梁进行有限元模拟.方法运用ABAQUS有限元分析软件对混凝土、钢筋和CFRP板进行建模,引入Spring2非线性弹簧单元来模拟CFRP板与混凝土之间的粘结-滑移关系,考虑各材料及Spring2弹簧单元的本构关系,进行计算分析,并同试验结果进行对比.在验证模拟结果正确的基础上,考虑不同粘结长度和不同CFRP板数量两个影响因素,进行考虑粘结滑移性能的加固梁有限元分析.结果将模拟结果与试验对比表明,试件的荷载-挠度曲线吻合较好.CFRP板的应变分布曲线自跨中至自由端呈现下降趋势,粘结应力的分布呈现先增大后减小的趋势,且在中间较长的粘结区域均匀分布.粘结应力峰值点从自由端逐步向跨中靠近,且整个粘结区域的粘结应力分布逐渐趋于均匀;加固梁的极限荷载值的提升与粘结长度和CFRP板数量有较大关系.结论运用ABAQUS有限元软件中所提供的Spring2非线性弹簧单元能够较好地模拟CFRP板与混凝土之间的粘结滑移作用,粘结应力分布及影响因素的分析可以为表面内嵌CFRP板粘结-滑移本构关系提供理论依据.     

钢筋与活性粉末混凝土粘结滑移本构关系研究

活性粉末混凝土（Reactive Power Concrete简称RPC）是一种以高致密水泥基均匀体系为模型的新型结构材料,广泛应用于国内外工程实践。本项研究是通过钢筋内贴应变片式拔出试验研究了各级荷载下钢筋与活性粉末混凝土之间的粘结应力在粘结区域内的分布形式和变化趋势。通过对所测自由端、加载端滑移量与相应荷载进行回归分析,得到各个试件粘结滑移本构关系,并确定了光圆钢筋与变形钢筋的锚固长度。     

基于接触滑移理论的CFRP拉索黏结型锚具精细化仿真

基于接触滑移理论以及库仑摩擦模型,利用通用有限元软件ANSYS的接触分析模块,建立CFRP拉索黏结型锚具精细化有限元模型.根据既有试验数据以及客观规律对所提出的精细化分析方法进行准确性验证,并利用经过准确性验证的有限元模型进行参数分析,从而得到外套筒锥度、黏结材料弹性模量以及筋材表面粗糙度与锚具锚固性能之间的关系,确定不同破坏形式下CFRP筋材直径的选择原则,给出可用来指导设计锚具合理尺寸的锚具极限拉力-最小锚固长度关系曲线.根据定量定性分析结果给出锚具锚固性能的优化方向,为新型锚固设计方法提供理论依据.     

基于双面剪切试验的CFRP-混凝土界面粘结-滑移关系研究

界面的粘结-滑移关系是研究CFRP-混凝土界面力学性能的基础。通过7个试件的双面剪切试验,得到了各试件的破坏模式、界面承载力及不同荷载水平下CFRP表面的应变分布。分析了破坏模式与界面承载力之间的关系,得出了界面的有效粘结长度,通过对CFRP的应变进行差分和积分运算的得出了界面的粘结-滑移关系曲线。研究发现,混凝土基体拉剪破坏模式的承载力高于混合破坏模式的承载力,界面的有效粘结长度在70~100 mm之间,实测的CFRP-混凝土界面粘结滑移-关系曲线的2个控制参数的离散型较大,且很难得到界面的极限滑移量。     

单根FRP筋粘结型锚具的设计与试验研究

单根FRP筋粘结型锚具组件存在两类典型的破坏形式:FRP筋在自由长度内破坏和FRP筋从锚具中被拔出。第2种破坏形式是不允许发生的,它不能很好地反映出FRP筋的材料特性。在对传统的单根FRP筋粘结型锚具进行研究的基础上,设计出一种制造简单、锚固性能好的单筋锚具,并对6组树脂封装的单根CFRP筋组装件进行单向拉伸试验,研究张拉过程中CFRP筋材的应力——应变行为,得出其极限应力、弹性模量等。试验表明,设计的单筋FRP筋锚具进行组装件的单向拉伸试验可以得到FRP筋的力学性能,试件破坏状态良好。所作工作为各种FRP筋材的材性试验以及应用提供参考。     

CFRP筋粘结型锚具的疲劳损伤模型

通过两种碳纤维复合材料CFRP筋锚固系统在不同疲劳应力比加载条件下的恒幅疲劳试验,借助背面应变片技术,研究了不同疲劳应力比对CFRP筋粘结型锚具疲劳响应的影响;基于Goodman方程,建立了恒幅疲劳荷载下粘结型锚具的疲劳损伤预测模型;通过试验数据与数值模型相结合的分析手段,探究了疲劳应力比对粘结型锚固系统疲劳响应的影响.结果表明:该疲劳损伤模型预测的结果与试验观察数据吻合良好;粘结型锚固系统在疲劳过程中的背面应变变化状态能较好地反映锚固系统内部的疲劳损伤状况,证明背面应变片技术适用于该粘结型锚固系统,且采用基于背面应变的疲劳损伤模型能够很好地模拟应力比对粘结型锚具疲劳响应的影响.     

CFRP筋—珊瑚混凝土粘结应力分布试验研究

纤维增强塑料筋与珊瑚混凝土之间的粘结性能优劣决定了其协同工作效率,粘结应力在锚固区的分布规律研究对两者的粘结—滑移机理十分重要。对3组不同直径、不同保护层厚度的CFRP筋—珊瑚混凝土试件开展拉拔试验,采用光纤布拉格光栅测试技术对试验过程中的应力分布变化进行动态监测。研究结果表明:粘结应力在锚固区分布并不均匀,筋材直径越小、保护层厚度越厚应力分布均匀性系数越高,相对滑移量也有相似规律。另外,骨料分布的均匀程度对粘结应力分布亦有影响,当粒径较大的骨料集中分布CFRP筋周边时,会引起应力集中。     

钢丝网砂浆层和附加肋提升嵌入式复材筋锚固性能试验研究

为提高嵌入式加固法中复材筋的锚固性能,避免嵌筋处剥离破坏的过早发生,提出了对结构构件端部锚固区联合运用外覆钢丝网砂浆防护层和设置复材筋附加肋的增强锚固方法.通过20个构件的直接拉拔试验,分析了钢丝网砂浆防护层厚度、复材筋附加肋数量、槽道黏结剂材料类型和复材筋种类等主要参数对嵌入式复材筋锚固性能的影响.试验结果表明,附加肋与钢丝网砂浆防护层联合增强锚固的方法可显著提升嵌入式复材筋的锚固性能,且对表面刚度和横向抗剪强度较高的CFRP筋试件的提升效果较BFRP筋试件更显著,对原有黏结性能较弱的砂浆槽道黏结剂试件的提升幅度较树脂黏结剂试件更大.钢丝网砂浆防护层的锚固方法对锚固承载力的贡献较附加肋锚固方法更大,该方法可改变试件的破坏形态,有效地避免复材筋剥离破坏的发生.     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

基于黏结滑移本构的BFRP筋锚固长度计算方法

对BFRP筋在混凝土结构中锚固长度的计算方法进行了研究。在BFRP筋混凝土中心拉拔试件微元受力分析的基础上,结合优化改进后的BPE模型,得到了BFRP筋拉应力、黏结应力和随埋置位置不同的BFRP筋与混凝土之间的相对滑移的理论公式,从而建立了BFRP筋的锚固长度计算公式,最后应用试验数据进行了算例分析。结果表明,基于黏结滑移本构关系推导的锚固长度计算公式正确可行,该公式考虑了更多的影响因数,对BFRP筋在土木工程中的设计和应用具有一定的指导意义。     

水浸与周期荷载耦合下CFRP锚固系统的耐久性分析

借助光纤布拉格光栅(FBG)传感器,在不同浸润时间下,对碳纤维复合材料(CFRP)锚固结构进行周期荷载实验,探究水浸与周期荷载下CFRP锚固结构的耐久性.试验结果表明:随着循环次数的增加,环氧体塑性变形减小,并趋于稳定;水浸与周期荷载作用下,锚具内CFRP筋发生变形,但无脱锚现象发生;CFRP筋与环氧体界面受水浸环境影响小,筋材表面无腐蚀.