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。     

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。     

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.     

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.     

钢管混凝土界面抗剪粘结滑移力学性能试验

为探讨钢管混凝土界面抗剪粘结滑移性能,研究钢管混凝土界面应力分布规律,确定界面抗剪粘结应力和粘结滑移本构关系,进行了方、圆钢管混凝土试件的纵向抗剪粘结性能试验研究,试验结果表明:钢管纵向应变沿长度方向基本成呈三角形分布,粘结应力沿钢管混凝土界面均匀分布;方、圆钢管混凝土界面粘结—滑移曲线具有相似的变化规律,圆钢管混凝土界面抗剪粘结强度较方钢管混凝土要大,基于试验结果,提出了平均粘结应力和相对滑移的本构关系。分析比较了钢管混凝土界面粘接性能的主要影响因素,粘结强度受混凝土强度的影响不明显;随混凝土龄期的增大而略有增大;随钢管长径比的增大而增大;随钢管径厚比(宽厚比)的增大而减小。     

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.     

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.     

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.     

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。     

方钢管再生混凝土粘结滑移性能试验研究

为了研究方钢管再生混凝土的界面粘结滑移性能,利用废弃混凝土作为再生粗骨料制作了10根方钢管再生混凝土短柱试件,并对其进行推出试验研究,试验中考虑了混凝土强度等级、埋置长度和再生粗骨料取代率3个变化参数的影响,获取了方钢管和再生混凝土界面之间的荷载—滑移曲线,分析了各变化参数对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响。研究结果表明:方钢管再生混凝土荷载—滑移曲线大致经历了4个阶段,即无滑移阶段、应力上升阶段、应力突变阶段及应力下降阶段;取代率对起滑粘结强度和极限粘结强度的影响较小,但埋置长度较小试件的起滑和极限粘结强度比埋置长度较大试件的大;混凝土强度对其二者影响较大。     

内嵌式碳纤维板条与混凝土粘结性能的拉拔实验

采用新型的C型试块进行直接拉拔实验,研究碳纤维板条粘结长度、混凝土强度等级和嵌槽尺寸对界面粘结性能(包括破坏形式)的影响。研究表明:极限载荷随粘结长度、混凝土的强度等级和嵌槽尺寸的增大而增大,其中粘结长度的影响最大,混凝土强度等级的影响最小。根据实验测得试块加载端与自由端的荷载和滑移之间的关系曲线,通过计算分析,提出相应的局部粘结-滑移本构模型。     

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。     

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。     

软弱夹层参数对岩质边坡稳定性及锚固影响研究

运用FLAC~(3D)有限差分软件建立了含软弱夹层顺倾层状锚固岩体边坡计算模型,并利用改进的cable单元建模获取了锚固界面即砂浆-岩体界面和锚杆-砂浆界面上的剪应力,研究了地震作用下软弱夹层参数(数量、间距、厚度、倾角)对边坡锚固界面剪应力和边坡稳定性的影响.研究表明:随着软弱夹层参数的变化,边坡主破坏面位置不变,主要的破坏模式分为沿着主软弱夹层的整体性倾倒-滑移破坏和层间错动倾倒-滑移破坏.因两锚固界面的极限粘结强度不同,砂浆-岩体界面脱粘程度更大,这与工程实际相符合.锚固界面剪应力峰值和坡面永久位移随软弱夹层数量、厚度的增大而增大,随软弱夹层间距、倾角的增大而减小.该研究对相关工程有重要参考意义.     

低温下纤维增强塑料筋混凝土粘结性能试验研究

为研究低温下FRP筋与混凝土的粘结性能,设计研发可实现低温下力学加载和应变测试的试验装置,对FRP筋混凝土试件进行梁式拉拔试验。研究了温度、FRP筋直径以及FRP筋与混凝土锚固长度对FRP筋与混凝土粘结性能的影响。研究结果表明：温度从-10℃降低至-30℃, FRP筋与混凝土的粘结性能增强15.5%～40%,并且在承受荷载增大时粘结性能增强幅度更明显;FRP筋与混凝土粘结性能还会随着锚固长度和GFRP直径的增大而变小。     

粘结式GFRP锚杆边坡锚固机理与实用设计方法

研究了粘结式GFRP锚杆的荷载传递机理与岩石边坡加固机理,提出了GFRP锚杆设计的原则、设计主要内容与流程、结构设计基本方法,并将之应用于工程实践.研究结果表明:GFRP锚杆的荷载传递取决于GFRP筋与砂浆之间的粘结性能,GFRP锚杆黏结力主要由化学胶结力、握裹力、机械交合力与机械锚固力组成,光圆锚杆与变形锚杆的粘结性能存在较大的差异;锚杆通过悬吊锚固、改变岩体应力状态、组合梁作用、阻滑抗剪等作用加固岩石边坡;由于GFRP锚杆对横向荷载有较强的敏感性,应加强对端部锚具的设计,建议采用钢套粘结式和楔形粘结式锚具.     

钢纤维砼与变形钢筋粘结性能的试验研究

论述了34个钢纤维砼和普通砼试件,在单调、重复和反复荷载下,与变形钢筋的粘结锚固性能的试验结果.试验表明,钢纤维砼具有较高的粘结强度,并可减小钢筋的滑移.在分析试验结果的基础上,提出了关于钢纤维砼粘结强度计算公式和钢筋设计锚固长度的建议.     

一种CFRP筋在预应力混凝土梁中的应用研究

碳纤维增强塑料筋（CFRP筋）是一种强度高、密度小、耐腐蚀性能良好的非金属材料,可以替代预应力混凝土结构中的普通预应力钢筋,有较大的发展前景．本文对一种国产CFRP筋应用于预应力混凝土梁中的相关性能进行了试验研究,研究内容包括在混凝土中的粘结性能、张拉阶段的预应力损失以及梁试件的受力性能．研究结果表明该筋及其配套锚具适用于后张无粘结预应力混凝土梁中,相应张拉阶段的预应力损失以及梁试件在加载阶段的受力情况与普通无粘结预应力混凝土粱相似,具有一定的工程应用价值．