粘贴片材加固混凝土曲梁的界面剪应力计算解析解

针对工程中广泛存在的曲梁加固问题,其剥离失效主要和贴片层与原梁之间的界面应力有关。研究了一种粘贴片材加固混凝土曲梁的界面剪应力计算解析法。根据粘贴片材加固梁的变形协调条件,从推导片材加固一般梁的界面剪应力微分控制方程出发,引入粘贴片两端部的边界条件,推导出界面剪应力的一般解析解显示表达式;并将其应用于加固曲梁的界面剪应力分析。对于不同的载荷条件与梁结构,只需计算出原梁结构所承受的剪力、弯矩和轴力,即可采用所推导的解析解计算加固梁的界面剪应力。最终利用所研究的方法分析两种载荷作用下,不同曲率半径的曲梁采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的界面剪应力的分布。数值算例表明该方法计算简便、求解精度高。     

CFRP板加固钢梁界面应力的理论与试验研究

在碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢梁中,CFRP板端部的应力集中往往会导致板的剥离破坏.文中首先对CFRP板加固钢梁的界面应力进行了研究,推导了外荷载作用下CFRP板加固钢梁的界面应力计算公式;然后,通过改变CFRP板的长度、厚度以及加载方式,探讨了静载作用下8个试件的承载力及刚度变化.理论分析及试验结果表明:(1)试件的主要破坏模式是CFRP板的剥离破坏;(2)增加板长能减小加固梁的界面应力集中,但不能提高梁的截面承载力和刚度;增加板厚虽然增加了界面应力集中,却能进一步提高梁的截面承载力和刚度;(3)由界面应力的理论计算公式求出的各个试件发生剥离破坏时的最大界面应力基本一致.     

粘钢加固混凝土梁界面端附近应力的数值分析

文章利用有限元方法,分析了粘钢加固混凝土简支梁分别受均布载荷作用和温度变化时加固端部界面端附近的奇异应力分布规律,讨论了温度变化、加固长度、钢板厚度及其端部结合角对界面端附近奇异应力的影响.结果表明,在界面端附近由降温产生的温度应力与由均布载荷作用产生的应力具有相似的分布规律,增加加固长度、减小钢板厚度及其端部结合角均...     

混凝土开裂对BFRP混凝土界面应力的影响

以最大主拉应力作为混凝土开裂的判别依据,采用基于能量的指数型软化损伤模型,利用扩展有限元模拟钢筋混凝土梁的裂缝扩展过程.通过在试验梁裂缝位置处预设初始裂缝,对比不同荷载水平下的裂缝扩展高度,得到与试验梁基本一致的裂缝扩展结果.进一步将该方法用于玄武岩纤维布(BFRP)加固预损伤钢筋混凝土试验梁的失效分析中,模拟了试验梁由于混凝土裂缝扩展引起的界面剥离全过程,给出了混凝土裂缝扩展与界面应力分布之间的对应关系,得到混凝土开裂是导致BFRP剥离的主要原因的结论.     

FRP板加固钢筋混凝土梁的界面应力分析

基于弹性力学理论,研究了4点弯曲情况下FRP板加固钢筋混凝土梁的界面应力分布.在考虑粘结层影响的情况下给出了FRP板板端界面上剥离应力和正应力的解析表达式,分析了表达式中各物理量对界面应力的影响.由于进行了合理的简化,使得分析过程简单,且得到的解析解与文献中给出的有限元解答和试验结果符合很好,此外还给出了FRP板发生断裂破坏时的极限承载力表达式.     

TRC薄板加固RC梁受弯粘结界面应力分析

对TRC薄板加固RC梁粘结界面应力状态进行了理论分析,得出结论:粘结界面上存在剪应力,该剪应力大小与截面上弯矩成正比,并且和加固层与原混凝土梁之间的弹性模量比相关;提出改善加固梁破坏形态、提高加固效果的措施。     

自密实混凝土加固碳化混凝土界面剪切性能试验

为研究混凝土构件长期暴露大气中表面形成的碳化层对自密实混凝土加固混凝土黏结界面剪切性能的影响,为该类结构加固设计提供依据,设计不同碳化程度Z形黏结试件进行直剪试验,考察混凝土碳化深度、混凝土强度和界面处理方式等对黏结试件破坏形式和抗剪强度的影响,并在试验基础上建立碳化混凝土黏结界面抗剪强度预测模型。研究结果表明:混凝土碳化引起黏结界面剪切裂缝分布形式的改变;混凝土碳化后强度和弹性模量均有所增强,在黏结界面间形成一个局部强化区域,剪切裂缝由原来的界面裂缝逐渐向老混凝土内部转移,扩展至碳化强化区与未碳化区交界面;混凝土碳化使得黏结界面抗剪强度增强,碳化初期,黏结界面抗剪强度增长迅速,达到一定碳化深度后,其增长幅度变小;黏结界面抗剪强度与新老混凝土的强度、界面处理方式等也密切相关,对于Ⅰ类和Ⅱ类界面,一定范围内增大新混凝土强度对于提高界面抗剪强度具有积极作用;当新老混凝土强度相差超过2个标号时,继续提高新混凝土强度作用不大;Ⅲ类界面植筋能有效提高抗剪强度,且其抗剪强度由较低强度混凝土控制。     

预应力FRP加固RC梁端部界面应力有限元分析

已有的计算预应力碳纤维加固混凝土梁界面应力公式都是基于弹性理论得到的,忽略了端部的应力奇异现象.采用ANSYS软件,对预应力碳纤维加固混凝土梁进行有限元分析.利用升温法对碳纤维片材施加初始预应力,重点研究了端部粘结界面应力分布以及初始预应力对界面应力值的影响.研究结果表明,初始预应力对界面应力最大值有较大影响.     

接触单元分析黏钢加固的界面应力研究

文章通过采用ANSYS中面-面接触单元对黏钢加固梁和双向板进行数值模拟,得到的黏钢加固梁的界面应力分布和解析解进行对比以及黏钢加固双向板的弯矩、剪力分布和差分解进行对比,其结果均较吻合;有限元结果表明应力在黏结层变化很大,对沿着黏结剂和混凝土交界面的应力和沿着钢板和黏结剂交界面应力并不相同,在混凝土界面的应力远大于钢板界面的应力,而所有的解析解都假设沿黏结层厚度方向应力均匀分布,因而无法得到黏接层和钢板界面应力分布.     

碳纤维布加固混凝土构件温度应力研究

碳纤维布（CFRP）加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,碳纤维布加固混凝土构件具有强度高、自重轻、不改变构件截面等优点。本文着重研究了碳纤维布加固混凝土构件的温度应力,并通过ANSYS对碳纤维加固混凝土构件温度应力进行了仿真分析。结果表明：在寒区及温差较大地区用碳纤维加固混凝土及钢筋混凝土构件时,应对温度应力予以重视。如果忽视温度应力的影响,在外荷载及温度次内力的共同作用下,会影响混凝土构件的安全性,甚至影响其使用寿命。     

型钢再生混凝土界面黏结应力组成及其强度

为研究型钢再生混凝土(SRRC)界面黏结应力组成与各部分黏结应力的大小,首先分析了型钢与再生混凝土的黏结应力组成,再根据17个型钢再生混凝土试件的推出试验,研究型钢再生混凝土界面黏结滑移的全过程;接着,通过理论分析并结合试验数据,求解了型钢再生混凝土界面的化学胶结应力和摩擦应力的大小,并推导了型钢屈服时的临界黏脱长度lcr计算公式;最后,对影响化学胶结应力和摩擦应力大小的因素进行了分析.研究结果表明:增大混凝土强度、配箍率与保护层厚度可提高摩擦应力,增大保护层厚度可提高摩擦应力与化学胶结应力.     

粘钢加固混凝土梁的解析分析

本文根据弹性梁理论和部分组合截面假定，对受３种荷载作用的粘钢加固混凝土简支梁，推导出钢板与混凝土梁之间的结剪应力和法向应力的解析解，还给出钢板拉应力和加固梁找度的解析解，由例题梁的计算分析，得到了降低钢板端部处应力集中的方法（采用刚度较低的粘结剂层）。     

CFL加固RC梁界面端附近应力的数值分析

基于有限元方法,文章研究了碳纤维板(CFL)加固钢筋混凝土(RC)梁分别受温度变化和集中载荷作用时加固端部界面端附近的奇异应力分布规律.将RC梁等效为具有5层的层合梁,分析了加固长度、CFL的厚度及其端部结合角对界面端附近应力的影响.结果表明,在界面端附近由集中载荷作用产生的应力与由升温产生的热应力具有相似的分布规律;随着距界面端距离的减小,界面端附近应力表现出比较明显的应力奇异性;合理增加加固长度、减小CFL的厚度及其端部结合角均能有效地降低界面端附近的应力.     

界面端应力奇异性及界面应力分布规律研究

均质体裂纹尖端应力奇异性,界面裂纹尖端应力奇异性和界面端应力奇异性是3种最受关注的应力奇异性,其中以界面端应力奇异性最复杂.界面端应力奇异性随双材料Dundurs常数α和β(材料因素)以及楔形角a和b(几何因素)而变,包括有3种情况:即无奇异性,非常数奇异性和非常数振荡奇异性.双材料界面端应力奇异性的复杂性是建立界面端脱黏判据的困难所在.研究界面端脱黏判据,除了要了解界面端应力奇异性指数外,还必须知道界面端附近的界面应力分布情况.采用Bogy的双材料半平面受集中力问题的梅林变换解,计算界面端附近的界面应力,研究其分布规律,为建立非常数应力奇异性的界面端脱黏判据提供理论参考.根据详尽的计算结果,可得到界面应力分布有以下几点规律:在ρ=1附近,界面剪应力存在一个极大值;在ρ=0.5附近,界面正应力存在一个极大值;随着界面端应力奇异性指数λs数值的变化,界面端点邻域δ的尺度发生从毫米、微米到纳米量级的变化,这是界面端应力奇异性独特的性质.界面端应力奇异性如何影响界面端的脱黏及其判据,与界面端点邻域δ的尺度从毫米、微米到纳米量级的变化,有着怎样的关系,是一个非常值得关注的新问题.这个问题的焦点是界面端界面脱黏发生点的位置,是发生在界面端点邻域δ内,还是在界面剪应力和界面正应力的二个极值点之间.根据双材料半平面受集中力问题的界面应力分布规律,对界面端界面脱黏发生点的位置,作了初步的讨论.     

销钉用于HPF加固混凝土构件的界面黏结性能

为了对HPF加固混凝土构件界面黏结性能进行研究,通过外包HPF加固混凝土试件的双面剪切试验,研究了修补界面所植入抗剪切销钉对界面黏结性能的影响.试验结果表明,植入销钉能够有效提高界面的黏结性能,提高试件抗剪承载力.销钉因素对界面黏结性能的灰关联分析表明,钢筋的级别对界面黏结性能的影响最大,其次是植入销钉的数量,再次是销钉的直径大小.     

自应力钢管混凝土界面黏结性能数值模拟研究

为了研究自应力钢管混凝土的界面黏结性能,根据力的平衡关系推导出了核心混凝土温度变化与径向自应力以及钢管环向自应力之间的关系表达式.在已有文献试验的基础上,以膨胀剂掺量为变量建立考虑钢管混凝土界面黏结性能的有限元分析模型,通过对核心混凝土升温的方式来模拟钢管混凝土界面黏结性能,将模拟分析结果与试验数据进行比较.结果表明:采用对核心混凝土升温的方式能够真实有效地模拟钢管混凝土界面黏结性能.在此基础上,通过升温改变自应力水平及调整径厚比的方法开展了影响界面黏结性能因素的数值模拟分析.结果表明:通过增大自应力以及减小径厚比的方式能有效提高钢管混凝土界面黏结性能,将模拟分析值与理论值对比,二者吻合良好.     

碳纤维布加固混凝土梁裂缝及界面性能模拟

为深入了解碳纤维布加固钢筋混凝土梁的裂缝及界面性能,对外粘碳纤维布的钢筋混凝土梁受弯下的非线性全过程进行有限元模拟,其中混凝土采用多线性等向强化模型模拟,碳纤维布假定为线弹性,界面采用陆新征简化模型模拟.着重分析碳纤维布加固前后梁的裂缝分布及破坏形态、加固梁在不同载荷下碳纤维布的受力情况、碳纤维布与混凝土界面的粘结滑移机理.结果表明:通过以上分析,模型能较好地反映梁的受力全过程,与试验结果一致.     

纤维混凝土界面应力传递机制的三维弹性分析

采用Love位移函数法分析了纤维拔出问题中粘结段的界面应力传递机制。建模时避免了传统模型不精确的假设,对整个粘结段直接进行三维弹性分析,获得了收敛性较好的解。分析结果表明,纤维和基体的应力及位移均为变量,且在界面上存在法向应力突变现象。将计算结果与传统模型的解进行对比,发现两者在界面剪应力和截面平均拉应力分布上也存在较明显差别。该模型满足所有平衡条件、连续条件和大部分边界条件,可用于检验纤维拔出模型的精度和微观力学分析。     

碳纤维加固混凝土梁的粘结剪应力解析分析

根据弹性梁和部分组合截面假定,对受两个对称集中力的碳纤维加固混凝土简支梁,推导出碳纤维与混凝土梁之间的粘结剪应力的解析解,还给出了碳纤维的拉力的解析解。由例题梁计算分析,得到了降低碳维端部处应力集中的方法（增大碳维的粘结长度,在端部处采用刚度较低的结构胶或增加结构胶的厚度）     

SIPOS-Si界面应力研究

本文用激光光学方法测量半绝缘多晶硅(SIPOS)一硅的界面应力,以研究SIPOS-Si界面结构及界面应力的物理机理。对于氧含量在10～35％的SIPOS薄膜的SIPOS-Si界面应力,我们发现界面应力与氧含量有明显的关系,一般说随氧含量的增加而减小,并且由张应力变为压应力。此外,界面应力还与薄膜的淀积工艺有关;如:温度、淀积速率等。将样品进行高温退火,由于界面应力的热效应将使界面应力显著减少,并转变为压应力。这是高温热处理使SIPOS薄膜再结构的结果。