高温下碳纤维-混凝土界面双面剪切研究

CFRP加固技术在加固工程中已有了极为广泛的应用,在使用CFRP加固混凝土结构时,使用胶粘剂把CFRP布粘贴在构件的受拉区,通过发挥CFRP的高抗拉性能提高构件的承载能力。CFRP参与受力的过程中,胶层起着传递剪力的作用。本文设计了高温下双面剪切试验,试验分别在4℃,40℃,60℃,80℃,100℃,120℃,140℃,160℃,180℃下进行,研究了各温度下界面破坏形式、高温对胶体及CFRP的影响,发现高温下界面破坏沿胶层发展,胶体会随温度升高软化甚至蒸发,CFRP也会出现高温氧化现象。     

碳纤维板-混凝土界面黏结性能的试验研究与有限元分析

碳纤维板与混凝土的界面黏结性能是碳纤维加固混凝土结构的关键性能之一,对加固结构的力学行为和破坏形态等有着重要影响.进行了4个试件的碳纤维板-混凝土黏结双面剪切试验,研究了设置不同粘贴长度的试件的界面力学行为和破坏模式,分析了黏结长度对界面极限承载力和应力分布的影响.试验结果表明:加载点附近应力远大于端部应力,板端黏结界面剪应力沿板长方向大致呈指数衰减分布.在试验研究基础上,在ANSYS中采用正交弹簧单元组模拟界面黏结,建立了试件的有限元模型,并采用试验分析得到的局部黏结滑移曲线关系作为有限元模型中的界面弹簧单元刚度,计算发现有限元分析结果和试验结果比较吻合,从而验证了本文有限元模型的有效性.以本文试验得到的黏结滑移曲线关系为基础,通过拟合得到了基于几种经典黏结滑移本构形式的界面本构模型.试验及有限元分析表明:当拉伸应力超过碳纤维板强度的24%时,碳板已开始从混凝土表面剥离.为保证充分利用碳纤维板的强度,应采用可靠锚具对碳纤维板进行锚固.     

碳纤维织物增强混凝土薄板的界面粘结性能试验

为了研究碳纤维织物增强混凝土薄板中织物和混凝土界面间粘结性能,首先介绍了德国斯图加特大学提出的测试织物在薄板的混凝土基体中界面粘结性能的拉拨试验方法,并通过初步试验,讨论了试验方法中试件养护条件和试验机夹具夹持试件的尺寸2个因素对试验结果的影响.然后,进一步研究了复合材料中的织物在其使用前的预浸胶和复合材料薄板制作过程中在织物上施加预拉力2项工艺对提高织物和混凝土基体间界面粘结性能的影响.采用Ohno ＆ Hannant理论,分析和探讨了该试验方法的机理.最后,得出该试验方法能较准确地反映织物增强混凝土薄板中织物和混凝土界面间粘结性能的结论,并提出织物浸胶和施加预拉力可以提高其界面间粘结性能的建议.     

钢纤维高强混凝土抗剪性能试验研究

对29组共116个钢纤维高强混凝土抗剪试件进行了双面剪切试验,研究了钢纤维混凝土基体强度、钢纤维类型和钢纤维掺率对钢纤维高强混凝土抗剪强度的影响.试验结果表明:随着基体强度和钢纤维体积掺率的增加,钢纤维高强混凝土的抗剪强度逐步增高;在混凝土基体强度较高时,提高钢纤维掺量对钢纤维高强混凝土抗剪强度的改善作用有所减弱.试验中还发现,钢纤维混凝土抗剪强度受钢纤维横断面参数的影响很大,因此将现有的钢纤维混凝土抗剪强度计算公式中的纤维增强系数针对不同类型的钢纤维进行了修正,并考虑钢纤维直径的影响提出了新的计算方法,计算结果与试验结果符合较好.     

温度作用对碳纤维混凝土界面黏结性能的影响

为研究温度作用对碳纤维(CFRP)—混凝土黏结界面剪切性能的影响,首先进行了温度作用下不同固化条件的胶黏剂黏结性能试验,研究了温度作用及固化方式对胶黏剂拉伸剪切性能的影响.试验发现,玻璃化温度是影响胶黏剂高温性能的一个重要指标,温度作用下胶黏剂材料的黏结性能退化大部分发生在其玻璃化转变区域.其次,结合常温下已有的CFRP—混凝土界面黏结应力—滑移关系提出了温度作用下界面黏结应力—滑移关系的计算方法.最后,汇总和分析了目前已有的CFRP—混凝土界面试验研究结果,引入胶黏剂玻璃化温度这一参数,给出了温度作用下CFRP—混凝土界面剪切黏结强度、极限承载力和初始剪切刚度计算模型.     

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.     

改性和温度对织物增强混凝土界面性能的影响

为了研究界面改性和温度对织物增强混凝土（Textile Reinforced Concrete,TRC）界面性能的影响,分别采用环氧树脂、硅烷偶联剂及纳米二氧化硅（SiO2）对纤维表面进行处理,并通过电镜扫描和拔出试验测试处理后纤维微观形貌和TRC试件在25 ℃、100 ℃及200 ℃ 下的宏观力学性能 . 试验结果表明：纳米 SiO2 浸渍和环氧树脂涂层均明显改善碳纤维束在水泥基体中的界面黏结性能 . 纳米 SiO2颗粒能浸入纤维束内部,改善内部纤维丝与基体间的应力传递,同时纳米SiO2与氢氧化钙反应生成水化硅酸钙凝胶,提高其黏结性能. 硅烷偶联剂处理可以增加纤维表面粗糙程度,提高纳米 SiO2 在纤维表面的附着量,从而进一步提升纤维与基体的界面黏结强度. 在100 ℃ 和200 ℃ 下纳米 SiO2浸渍的碳纤维束界面强度显著高于环氧树脂浸渍的. 本研究将为TRC力学性能设计和热稳定性提升方法提供参考.     

型钢混凝土不同界面的黏结性能及锚固设计

为了研究不同界面型钢混凝土的自然黏结性能,设计4个试件进行静力单调推出试验,试件分别考虑了型钢外翼缘、内翼缘、腹板以及全截面与混凝土黏结时的4种不同情况,通过试验观察了各试件的受力破坏过程和形态,获取了荷载-滑移曲线、极限黏结强度等参数,分析了型钢不同界面与混凝土的黏结强度;此外,为了深层次研究型钢混凝土构件的黏结锚固性能,设计了3个焊接栓钉的型钢混凝土试件进行静力单调推出试验,试件分别考虑了栓钉仅焊接在型钢外翼缘、腹板、以及外翼缘和腹板均焊接3种不同情况,获取了焊接栓钉后型钢混凝土试件的黏结滑移性能,分析了不同位置处焊接栓钉对型钢混凝土黏结性能的影响,最后分别推导并建立了型钢混凝土构件仅考虑自然黏结以及焊接栓钉时的最小锚固长度计算公式.研究结果表明,不同界面型钢混凝土的自然黏结强度不相等,腹板处黏结强度最小,外翼缘次之,内翼缘最大,三者的比例关系为1∶1.39∶1.59;栓钉焊接位置对黏结性能有影响,腹板处焊接栓钉比在翼缘处焊接栓钉试件的延性更好.     

高温下钢筋与混凝土的黏结性能试验与分析

为研究钢筋混凝土构件在高温下的黏结性能,制作了25个中心拉拔试件及8个温度场试件,同时制作了标准立方体试块.对钢筋、标准立方体试块及中心拉拔试件分别进行室温(20℃)、100℃、200℃、400℃和600℃加温,完成了高温后钢筋抗拉强度试验、高温下标准立方体试块劈裂抗拉强度试验、温度场试验及中心拉拔试验.根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验的方法,阐述不同温度下钢筋强度、混凝土抗拉劈裂强度及钢筋与混凝土黏结性能的退化规律,并从混凝土的力学性能退化角度分析了高温环境对黏结强度的影响,并以割线刚度的方法定量地研究了高温对黏结刚度的影响.试验结果表明:高温后钢筋强度在低于400℃时变化不大,高温下混凝土劈裂抗拉强度基本呈线性下降,且高温下钢筋与混凝土的黏结强度变化趋势与混凝土抗拉强度衰减趋势相近.以滑移量0.015mm为临界点,黏结刚度与温度的关系曲线呈现两种不同变化形式.     

高温下植筋黏结—滑移性能试验研究

为了研究高温下植筋的黏结—滑移性能,进行了高温下3 d植筋试件的拉拔试验.试验采用电炉加热升温,温度范围为25～350℃.当植筋试件加热到达设定温度后,立即进行拉拔试验,每个温度下进行5组试验.试验中量测了植筋试件的温度、拉拔力和滑移.根据试验结果拟合出了极限黏结力,峰值滑移随温度变化的公式.建立了高温下植筋黏结—滑移模型和高温下植筋本构关系模型.试验结果表明,当温度高于350℃后,植筋胶黏结力约为常温下4%,基本丧失承载力.     

CFRP加固RC简支T梁桥受力性能试验研究

为深入研究粘贴碳纤维布加固钢筋混凝土T梁桥的加固效果,结合某桥梁大修工程,通过在简支T梁梁底粘贴4层碳纤维布以提高其正截面承载能力.为检验加固效果,分别在加固前后对试验孔进行荷载试验,加固前后均采用两辆重约330kN的同型号三轴载重汽车作为试验荷载,重点检测了加固前后主梁跨中挠度、梁底混凝土及碳纤维布应变以及裂缝扩展情况.荷载试验结果表明,在简支钢筋混凝土梁桥上粘贴碳纤维布可有效抑制混凝土开裂,增加破损主梁的抗弯刚度,提高上部结构整体受力的能力.     

高温下钢筋混凝土梁-柱节点的力学性能演化机制

为研究钢筋混凝土框架梁?柱节点的火灾行为及其相互约束作用随温度的变化规律,开展了荷载?高温耦合作用下的钢筋混凝土框架梁升降温全过程的结构试验。在试验的基础上采用VULCAN程序进行了恒定荷载作用下框架梁单独受高温、梁?柱同时受高温,梁?柱节点弯矩?转角关系的火灾响应数值分析。结果表明,钢筋混凝土框架梁?柱节点的转动约束强度随温度的升高而降低,梁?柱节点转角峰值相较于弯矩峰值具有滞后效应。     

高温下GFRP筋力学性能的试验研究

为了研究高温下纤维增强复合材料(FRP)筋的力学性能,对直径为8mm的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋进行了高温下的拉伸试验,获得了10 ～ 500℃范围内随着温度升高GFRP筋的极限强度和弹性模量的衰减趋势;并结合材料TG/DSC热学试验结果提出了GFRP筋在高温下的拉伸本构模型.该三参数拉伸本构模型以纤维和树脂的...     

CFRP布加固混凝土梁的裂缝分析与计算

根据传统的钢筋混凝土裂缝宽度计算理论,对CFRP布加固混凝土梁的裂缝宽度计算方法进行了分析研究.提出了考虑CFRP布加固影响的正常使用阶段裂缝间距、钢筋应力和钢筋应力不均匀系数的计算公式,在此基础上按混凝土梁的裂缝宽度计算方法,给出了CFRP加固混凝土梁的裂缝宽度计算公式.计算与试验结果吻合较好,且与传统的钢筋混凝土梁的裂缝宽度计算公式统一,可作为实际工程应用参考.     

聚丙烯纤维对高强混凝土高温后残余抗压强度的影响

对掺聚丙烯纤维的高强混凝土立方体试块进行了高温后残余抗压强度试验研究,分析了高温对高强混凝土残余抗压强度的影响,以及不同掺量和长度的聚丙烯纤维对高温后聚丙烯纤维高强混凝土残余抗压强度的影响。结果表明,适宜掺量和长度下,聚丙烯纤维既可抑制高强混凝土高温爆裂,又可明显提高高强混凝土的残余抗压强度,有利于改善高强混凝土的高温韧性。     

预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

为了研究预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,进行了4根CFRP布加固的钢筋混凝土和1根对比梁的试验研究.试验中考虑的变量为碳纤维应力强度比、疲劳荷载幅和CFRP布粘贴层数.试验梁采用双点对称等幅、等频率加载.试验结果表明:未加固的对比梁受疲劳荷载作用时,裂缝少而宽;非预应力CFRP布加固梁,裂缝多而密,裂缝高度...     

高温后高性能混凝土和细晶粒钢筋间粘结性能

配制了C100高性能混凝土,制作了标准立方体试块,并选用500 MPa级细晶粒钢筋制作了中心拔出粘结试件.分别对立方体试块和拔出试件进行了200,400,600,800 ℃的高温试验,完成了高温后的抗压强度试验和拔出粘结试验.基于试验结果,分析了高温作用对高性能混凝土抗压强度和粘结强度的影响,研究了高温后高性能混凝土抗压强度和粘结强度的关系,并通过与普通混凝土高温后粘结性能的对比,分析了高温后高性能混凝土和细晶粒钢筋间粘结性能的特点.     

CFRP加固高强混凝土柱抗震性能和延性研究

通过试验对9根低周反复荷载作用下碳纤维布加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究.分析了碳纤维布加固高强混凝土柱抗震性能的影响因素和加固效果.用有限元数值模拟方法对抗震柱加固后的力学性能进行了数值模拟.试验和有限元分析结果表明,加固柱的抗震性能和延性得到明显改善.有限元分析结果与试验结果符合较好,为碳纤维布加固高强混凝土的数值分析提供了参考.     

体外预应力CFRP筋混凝土梁正截面抗弯试验研究

为研究体外预应力CFRP筋混凝土结构的正截面抗弯特性,研制了CFRP后张预应力筋夹片式锚具,对1片体外CFRP筋直线布置体外预应力混凝土梁和2片体外CFRP筋曲线布置体外预应力混凝土梁进行了正截面抗弯试验研究.试验结果表明:体外预应力CFRP筋混凝土梁受力过程与体外预应力钢筋混凝土梁有较多相似之处;跨中设一转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁的开裂荷载和极限承载力均比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要大,而跨中极限挠度则比不设转向块的体外预应力CFRP筋混凝土梁要小.在跨中设置转向块,可有效提高体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载能力.按所推导的体外预应力CFRP筋混凝土梁的极限抗弯承载力理论公式,计算值与试验实测值吻合良好.