外贴碳纤维粘贴界面应力集中研究

碳纤维片材与混凝土基层间的有效粘结是确保碳纤维加固混凝土结构成功的关键,也是确定碳纤维片材粘贴搭接长度的依据。外贴碳纤维加固混凝土抗弯和抗剪时,粘结界面由于材料介质的突然变化及边界条件不同,在界面会产生较高的剪切和法向应力集中,如果集中效应超过粘结强度时,会产生脱胶导致界面剥离破坏,使碳纤维修复混凝土梁目的失败.,故从解析和数值两角度来研究这种纤维粘结的应力集中效应。     

粘贴碳纤维片材加固钢筋混凝土梁正截面承载力试验研究

对 1 5根钢筋混凝土适筋梁粘贴碳纤维片材加固后的抗弯性能进行了试验研究 ,在试验的基础上对加固后试件胶层 -混凝土界面粘结失效导致的破坏形式进行了分析 ,提出应当对加固材料的极限应变进行限制 ,在加固中宜采用中等强度的粘贴材料     

冻融循环与持续荷载共同作用下FRP片材-混凝土界面黏结性能的退化行为

为研究冻融循环影响下纤维增强复合材料(FRP)外贴加固混凝土结构的界面性能,通过双面剪切试验研究冻融循环与持续荷载共同作用下FRP片材-混凝土界面黏结性能的退化行为。在经历最大200次冻融循环作用后,对试件进行静态加载,并采用数字图像相关法量测试件表面的全场位移,进而计算界面黏结滑移关系。试验结果表明:冻融循环作用对FRP片材-混凝土界面的极限承载力、极限滑移、FRP最大应变、最大剪应力、界面断裂能等均有明显的削弱作用,界面黏结滑移曲线退化显著;预加荷载的存在加剧了冻融循环作用后界面黏结性能的退化;冻融循环作用前后界面的破坏模式也发生了显著改变。     

CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能

碳纤维增强复合材料(CFRP)广泛用于结构构件的加固和修复。为了进一步了解CFRP加固混凝土结构的力学特性,本文针对CFRP-混凝土黏结界面的剪切滑移性能,开展准静态拉伸-剪切试验研究,得到界面剪应力-位移曲线和CFRP应变分布以及CFRP-混凝土界面的剪切破坏形态;揭示了CFRP-混凝土界面剪切滑移破坏机理;建立了CFRP-混凝土界面精细化有限元分析模型。分析结果表明:在界面剪力作用下,加固试件会发生界面混凝土脆性剪切破坏,CFRP和环氧树脂黏结层则无明显损伤,界面剪切强度由混凝土抗剪强度控制;监测CFRP初始应变分布无法预测破坏面;即使设置非黏结区,混凝土试件端部仍然被拉下三角形块体,其大小受有效黏结区影响;在黏结区与非黏结区交界处,CFRP的应变随荷载呈线性增大;有效黏结长度为粘贴长度的51%;建立的数值计算模型也得到了试验结果的验证。     

预应力FRP加固RC梁的受弯剥离承载力分析

基于纤维增强复合材料(FRP)与混凝土之间界面的粘结-滑移双线性模型,推导了预应力FRP片材加固受弯钢筋混凝土(RC)梁弯曲裂缝间界面的粘结剪应力,考虑了FRP预应力水平和裂缝间距对构件承载力的影响;以界面断裂能所对应的临界滑移量作为剥离判据,建立了界面起始剥离和剥离破坏的预测模型,并进行了实验验证.研究结果表明:利用该模型可以有效地预测受弯FRP片材加固RC梁的剥离状况及剥离破坏时的承载力;FRP的预应力水平越高或裂缝间距越小,加固梁的抗剥离承载力越大.     

高温下碳纤维-混凝土界面受剪性能试验研究

分别在4,40,60,80,100,120,140,160,180℃下进行碳纤维-混凝土界面的剪切试验,研究了不同温度下界面破坏形式、温度对胶体及碳纤维的影响,以及黏结强度随温度的变化规律,初步建立了不同温度下的黏结应力-滑移关系.试验结果表明,40℃时的界面黏结强度高于其他温度;40℃后黏结强度随温度升高而降低;温度超过100℃后,黏结强度基本趋于稳定.     

纳米SiO2改性纤维在水泥基材料中的应用

制备出新型的纳米二氧化硅改性聚丙烯纤维,测试了纤维的力学性能以及纳米颗粒在纤维表面的分布状况,并将其应用在砂浆与混凝土中.重点研究了改性纤维提高与基材界面性能的机理,主要考察改性纤维的分散性、抗裂性及对砂浆与混凝土力学性能的影响.研究结果表明,改性纤维具有优良的力学性能,二氧化硅在纤维表面均匀分散,纤维与基材的界面性能得到改善,并表现出极佳的分散性与抗裂性,对纤维增强砂浆与混凝土的抗压、抗折强度在一定程度上有所提高.     

预应力FRP片材增强RC梁的界面应力分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(FRP)片材对土木建筑结构进行加固和修复,可以提高工程效率,改善构件的受力状况.文中从理论分析入手,推导了预应力FRP片材增强钢筋混凝土(RC)梁界面层的剪应力和正应力的计算公式,分析了预应力作用下FRP片材和混凝土之间的界面层的应力分布,并通过有限元对碳纤维簿板(CFL)增强RC梁作了数值实验验证,探讨了初始预应力施加量和CFL厚度对界面应力的影响.理论分析和有限元计算结果表明,当CFL两端无锚固、施加初始预应力为CFL抗拉极限强度的20%时,CFL有发生剥离的危险.     

铝合金片材加固钢筋混凝土梁的抗剪性能研究

对7根不同加固方式和预加载程度的钢筋混凝土梁进行四点弯曲对称加载试验及相应数值模拟.结果表明:铝合金材料粘贴在梁表面可实现钢筋混凝土梁的抗剪加固,铝合金与混凝土之间的黏结应力最大为3.2 MPa.混凝土梁加固后,抗剪承载力增强25.83%～46.60%,挠度减小5.7%～30.1%,铝合金的强度利用率为54%～84%.侧面45°倾斜粘贴对实现混凝土梁的抗剪加固效果最佳,且适合结构物下方存在管线穿过的情况.随损伤程度增加,铝合金对混凝土梁的抗剪加固效果减弱且强度利用率下降.工程应用中,损伤的混凝土梁须及时采用铝合金片材加固.     

玻璃纤维片材加固钢筋混凝土梁粘结方式的试验研究

玻璃纤维片材在我国产量大,价格便宜,但受到应用研究的限制,在结构的加固改造行业中应用较少.介绍了14根钢筋混凝土梁的试验研究情况,其中10根试验梁为抗弯加固,其余为抗剪加固.分别就不同强度混凝土与玻璃纤维片材之间的粘结情况,玻璃纤维片材的粘贴方法,粘贴层数进行了研究.结果表明,粘贴玻璃纤维片材可显著提高强度,但强度的提高并不与粘贴层数成正比.