FRP筋与全珊瑚骨料海水混凝土粘结性能数值模拟

良好的界面粘结性能是保证FRP筋与全珊瑚骨料海水混凝土结构能够共同工作并充分发挥各自优良性能的重要因素之一，因此通过拉拔试验研究了各类影响条件下二者之间的界面粘结性能.在上述试验研究的基础上，通过Abaqus有限元软件采用简化双线性模型建立了FRP筋与珊瑚骨料海水混凝土的粘结滑移模型，研究了FRP筋直径、粘结长度、珊瑚骨料海水混凝土强度和FRP筋种类对粘结性能的影响.通过比较数值模拟得到的理论值与试验得到的试验值发现，二者的一致性较高，因此采用简化双线性模型来分析FRP筋全珊瑚骨料海水混凝土结构的界面粘结性能具有一定的适用性.在研究各因素的影响后发现，增大界面粘结长度、筋材直径和珊瑚骨料海水混凝土强度均能提高结构的承载力，但较大的筋材直径易导致试件发生脆性破坏，并且高强度混凝土对于承载力的增强效果并不明显.     

再生混凝土与钢筋间黏结应力分布函数

通过改变箍筋间距,采用钢筋开槽内贴片方法,测试全天然骨料和全再生骨料共6组钢筋混凝土构件的平均黏结-滑移曲线及锚固段内不同位置处的钢筋应变。基于试验结果,计算不同锚固位置处钢筋与混凝土的黏结应力和相对滑移,得到相应位置的黏结-滑移曲线。分析箍筋约束对再生混凝土-钢筋黏结应力分布的影响机理,并建立再生混凝土与钢筋间黏结应力分布函数模型。研究结果表明:未配箍构件的加载端黏结应力大于自由端黏结应力;构件配箍筋后,平均极限黏结强度提高,峰值滑移显著增加,平均黏结-滑移曲线下降段变平缓,且随着箍筋间距减小,锚固段黏结应力分布逐渐均匀;再生粗骨料对钢筋混凝土的黏结应力分布影响较小。     

剪切波沿钢筋纵向入射时钢筋与混凝土间黏结力拟静力解析解

为研究钢筋与混凝土之间黏结应力分布以及黏结应力和滑移量之间关系的理论,基于拟静力假定,从剪切波沿钢筋纵向入射时钢筋混凝土的弹性响应入手,运用线性本构滑移模型及弹性复势方法获得钢筋与混凝土界面滑移量与黏结力的封闭形式解答,并通过算例分析钢筋直径、混凝士动剪切模量、混凝土保护层厚度、箍筋直径及间距对滑移量及黏结力的影响规律.研究结果表明:当选用的钢筋直径越小时,钢筋与混凝土间黏结力越大而滑移越小;当钢筋直径越大时,则恰好相反;当动剪切模量越大时,钢筋与混凝土间黏结力及滑移量都越大,动剪切模量越小,则钢筋与混凝土间黏结力及滑移量越小;当混凝土保护层越厚时,钢筋与混凝土间黏结力越大;当混凝土保护层越薄时,则反之,而滑移量却没有明显变化;箍筋间距对黏结力及滑移量的影响很微弱;箍筋直径越大,黏结力越大,箍筋直径越小,则钢筋与混凝土间黏结力及滑移量越小,而滑移量没有明显变化.所得结果与试验结果相吻合,该封闭形式解答可为钢筋混凝土结构设计提供理论依据.     

不同环境下CFRP筋与环氧砂浆黏结性试验研究

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。     

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。     

废弃玻璃集料混凝土与钢筋粘结性能试验

为揭示玻璃混凝土与钢筋的粘结锚固规律,采用中心拉拔试验方法,研究分别使用粗玻璃和细玻璃取代混凝土中粗骨料和细骨料对混凝土与钢筋的粘结强度的影响.试验结果表明:废弃玻璃粗骨料混凝土试件与普通骨料混凝土试件的极限粘结强度相当;废弃玻璃细骨料混凝土试件的极限粘结应力较普通混凝土试件的极限粘结应力有很大的提高;废弃玻璃骨料钢筋混凝土具有较好的锚固延性;废弃玻璃细骨料混凝土试件中,钢筋与混凝土达到极限粘结应力时发生的相对滑移与普通骨料混凝土相近;废弃玻璃粗骨料混凝土试件中,钢筋与混凝土达到极限粘结应力时发生的相对滑移大于普通骨料混凝土.     

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.     

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.     

型钢陶粒混凝土粘结强度影响因素分析

采用四因素三水平正交试验设计方法,基于推出试验考虑了混凝土保护层厚度、型钢锚固长度、混凝土强度和配箍率4个影响因素,研究了型钢轻骨料混凝土的平均粘结强度和局部粘结强度。正交分析表明:锚固长度对平均粘结强度影响最大,其次是配箍率、混凝土强度和混凝土保护层厚度。平均粘结强度取0.5 MPa是安全的。型钢轻骨料混凝土的局部粘结强度并不比普通混凝土低。影响局部粘结强度的强弱次序是混凝土保护层厚度、配箍率、保护层厚度和型钢埋置长度。增加配箍率可同时有效提高平均粘结强度和局部粘结强度。为确保陶粒混凝土和型钢在一起更好地共同工作,有必要考虑上述因素的影响,确定每个因素的合理取值。     

CFRP筋珊瑚混凝土梁变形性能与抗弯刚度研究

为了研究CFRP筋珊瑚混凝土梁变形性能,以珊瑚混凝土强度等级(C20、C30)和CFRP筋配筋率(0.31%、0.47%、0.73%、1.06%、1.37%、1.54%)作为变量,设计了12根CFRP筋珊瑚混凝土梁,通过对CFRP筋珊瑚混凝土梁进行四点弯曲试验,取得了CFRP筋珊瑚混凝土梁的挠度数据并对其进行分析。试验结果表明:梁试件的荷载-挠度曲线呈双线性的特征,卸荷后其形变恢复明显,且配筋率越高,形变恢复能力越强。梁试件在达到正常使用极限状态挠度限值时的荷载往往处于较低的荷载水平。在《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB 50608—2010)的基础上,通过对试验数据回归分析,修正了受拉纵筋应变不均匀系数ψ,得出了适用于CFRP筋珊瑚混凝土梁的短期抗弯刚度计算公式,计算结果与试验值吻合较好。     

再生混凝土与锈蚀钢筋界面粘结性能

从钢筋锈蚀率、水灰比、钢筋直径及相对保护层厚度等因素对再生混凝土与锈蚀钢筋粘结性能的影响进行分析研究,选取割线抗滑移刚度和界面粘结能量作为粘结性能的退化规律指标并建立其粘结性能退化模型,以期打破现有研究的局限性并为再生混凝土结构的安全使用和耐久性设计提供理论指导,最后结合粘结锚固可靠度分析,发现再生混凝土较普通混凝土的受拉钢筋锚固设计长度可相应缩短。     

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-超高性能混凝土界面黏结性能试验

为研究轻薄UHPC构件内钢筋-UHPC界面间的黏结性能,以钢筋直径、黏结长度和保护层厚度为变量设计了多组配筋UHPC拉拔试验,并探讨各设计变量对钢筋-UHPC界面黏结性能的影响.基于试验结果,分析各设计参数对配筋UHPC试件破坏形式、黏结应力-滑移曲线、黏结锚固强度及其对应滑移量等因素的影响.研究表明：钢筋直径、黏结长度和保护层厚度的变化对配筋UHPC界面黏结性能影响较大;极限黏结强度及滑移量随黏结长度的减小而增加,随钢筋直径增加而先增加后降低;随保护层厚度变薄,极限黏结强度降低而滑移量增加.钢筋直径为12 mm和16 mm时,配筋保护层厚度和黏结锚固长度分别不宜小于1.5倍和4倍直径;直径为8 mm的钢筋黏结锚固长度不宜小于3.5倍直径.基于数理统计法归纳的配筋UHPC界面极限黏结强度及临界锚固长度计算式与试验结果误差较小.     

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.     

基于能量法的型钢混凝土构件的界面滑移计算

根据国内外关于型钢混凝土粘结滑移性能的试验研究资料,在已有对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律的基础上,引入能量法求解型钢混凝土界面的相对滑移. 以型钢混凝土圆钢管柱为例,建立了型钢与混凝土界面的沿锚固长度方向相对滑移的基本计算公式. 计算结果表明,圆钢管混凝土柱中型钢与混凝土界面的相对滑移具有二次曲线分布的基本特征.     

粉煤灰掺量对自密实混凝土与钢筋粘结性能影响的试验研究

探讨粉煤灰掺量对自密实混凝土与钢筋粘结性能的影响规律.采用电液伺服加载装置分别进行了3组18个钢筋与自密实混凝土粘结的拉拔试验,其中6个为钢筋内贴片试件.在试验结果的基础上,分析了粉煤灰掺量对峰值粘结应力、各阶段粘结刚度、粘结刚度退化率、粘结应力分布不均匀系数、粘结应力沿锚固长度分布的影响.结果表明:粉煤灰掺量对微滑段粘结刚度、滑移段的粘结刚度、粘结应力分布不均匀系数的影响较大,而对其他粘结性能影响较小.     

CFRP索股单孔直筒+内锥粘结型锚具的受力性能分析

为研究CFRP碳纤维增强复合材料粘结型锚具的受力性能及其设计参数对锚固效率的影响,寻求较优的锚具设计参数取值范围,本研究首先采用有限元方法,通过引入锚固效率的概念,研究了单孔直筒+内锥粘结型锚具的力学性能及索股径向应力和位移分布规律.然后,以锚固效率和等效刚度为考察指标,改变锚具及索股参数,分析了锚具总长度、粘胶介质弹性模量、直筒段长度、内锥角大小、胶体厚度、索股直径参数对锚固效率及等效刚度的影响规律.结果显示:锚具总长度宜取为12～16倍CFRP索股直径;粘结胶弹性模量取1.5～3.0 GPa;直筒段长度取为总长度的1/6～1/2之间;内锥角取4°～5°;胶体厚度取CFRP筋直径的0.3～0.5倍;索股直径取值宜小于90 mm.在建议参数取值下,单孔直筒+内锥粘结型锚具的锚固效率将达到90%,甚至95%以上.因此,合理优化相关设计参数能较好地提高其锚固效率和刚度.     

并筋黏结锚固性能试验研究

针对并筋后钢筋与混凝土之间的有效接触面积减小、黏结性能相对变差的问题,通过57个拉拔试件和6个半梁式试件的并筋黏结锚固试验,研究了并筋的黏结锚固性能.试验中考虑了并筋根数、钢筋直径、混凝土强度、锚固长度等因素对并筋黏结滑移性能的影响.试验结果表明:并筋根数越多,名义黏结强度降低;试验方式、锚固长度、钢筋直径、混凝土强度、钢筋位置等因素对并筋黏结强度的影响与这些因素对单根钢筋黏结强度的影响相似,可以引用单根钢筋的试验研究结果分析并筋的黏结锚固性能.基于各国规范黏结强度经验公式和本文的试验数据分析,建议二并筋、三并筋的等效钢筋直径分别取值1.41和1.73.当保护层厚度减小时,可适当延长并筋的锚固长度.     

屈服后钢筋黏结锚固性能试验研究

为研究屈服后钢筋黏结锚固性能,采用钢筋表面开槽埋置电阻应变片的方法测量钢筋的应变分布,以钢筋强度等级、混凝土强度、钢筋直径、保护层厚度、配箍率、锚固长度等为变量,完成了15个梁端式黏结锚固试验. 试验结果表明：钢筋屈服后,加载端相对滑移显著增加,钢筋屈服段黏结应力明显减小,最大屈服渗透深度与钢筋所受约束和钢筋直径等因素...