方钢管超高性能混凝土界面黏结滑移性能

：为研究方钢管超高性能混凝土（UHPC）的界面黏结滑移性能,以钢管宽厚比、高宽比和UHPC强度为主要参数,设计了18个方钢管UHPC试件并对其进行静力推出试验.通过试验分析了试件的破坏过程与形态、荷载-滑移曲线、黏结强度和钢管纵向应变分布,结果表明：推出后的试件整体较为完整,钢管无鼓曲现象,加载端边缘处混凝土有一定损伤;加载端与自由端的荷载-滑移曲线形状基本一致,且曲线分为有明显峰值点的弱化型和无明显峰值点的强化型两类;黏结强度随宽厚比和高宽比的增加而减小,当宽厚比较大时,增大UHPC强度可以明显提高黏结强度;加载端的钢管纵向应变小于自由端,应变沿高度方向大致呈指数分布.从黏结强度的组成出发,忽略化学胶着力影响,通过确定界面摩擦和机械咬合应力的表达式,建立了方钢管UHPC在两种养护条件下的黏结强度计算模型,理论计算与试验数据符合较好.     

钢管轻集料混凝土组合界面黏结滑移性能

通过对27根钢管轻集料混凝土试件的推出试验,研究了钢管轻集料混凝土黏结滑移的发展过程及破坏机理,考察了影响钢管轻集料混凝土黏结强度的因素;并对其中的4个试件进行了反复推出试验,研究了循环荷载对黏结强度的影响.初次推出试验表明:养护方式和浇筑方式对钢管轻集料混凝土组合界面的黏结强度有一定的影响;钢管内壁越粗糙,黏结强度也越大;轻集料混凝土强度对黏结强度影响不大;在试件的参数范围内,黏结强度随长细比和径厚比增长而降低.反复推出试验的结果表明:初次推出的承载力最大;同一方向推出次数增加,钢管轻集料混凝土的黏结破坏荷载和黏结强度均会降低.     

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-混凝土界面的疲劳性能

为探明碳纤维增强复合材料(CFRP)-混凝土界面的抗疲劳性能,以碳纤维薄板(CFL)与混凝土的粘结界面作研究对象,设计了改进的双剪疲劳试件,在循环荷载下对CFL-混凝土界面的疲劳性能进行了实验研究;给出了CFL-混凝土界面的相对滑移演化曲线(相对滑移-疲劳寿命实验曲线),分析了界面的应变及其粘结滑移规律.实验结果表明:在疲劳荷载作用下,CFL上的应变演化主要由加载初期快速传力阶段、界面稳定传力阶段、界面失稳传力阶段构成,其中界面稳定传力阶段约占其疲劳寿命的95%左右;试件相对滑移的演化也分为初期快速增长、稳定增长、失稳增长3个阶段.在稳定增长阶段,试件的相对滑移与疲劳寿命之间呈近似的线性关系.最后,提出了基于刚度系数的CFL-混凝土界面的疲劳损伤模型.利用该模型,可较方便地推定CFL-混凝土的界面在疲劳过程中的损伤演化规律.     

FRP-混凝土界面黏结-滑移关系反演分析

采用反演分析法确定单剪FRP板-混凝土试件界面的黏结应力-滑移关系.该法无需测量FRP板拉拔过程整个界面的黏结应力-滑移关系,而是根据拔出力和裂纹嘴处测量的单剪FRP板-混凝土试件的相对剪切滑移确定黏结应力-滑移关系.最后对FRP板-混凝土单剪试件进行了有限元分析,分析结果与数值分析结果吻合很好,说明该方法可以应用于双材料结构的工程设计中.     

钢管轻集料混凝土界面黏结滑移过程分析

为探究钢管轻集料混凝土黏结滑移受力过程和机理,通过4个钢管轻集料混凝土柱推出试验,分析钢管轻集料混凝土界面黏结滑移受力过程.从钢管外壁应变变化、位移-荷载曲线、黏结破坏强度以及相应位移角度分析长细比和紧箍系数对钢管轻集料混凝土黏结滑移的影响;通过详细分析加载过程中钢管外壁应变变化研究构件黏结滑移受力过程.试验结果表明:核心混凝土全界面发生相对滑移时,滑移荷载主要受紧箍系数直接影响,紧箍系数越大相应荷载越大;滑移过程中,钢管外壁纵向应变变化反映其位移-荷载曲线趋势;钢管内壁混凝土接触界面始终对轻集料混凝土有较大的环向约束作用,长细比越大在钢管端部环向作用越明显;紧箍系数不变,黏结破坏荷载对应位移随长细比增大逐渐递增.     

HB-FRP混凝土界面中钢扣件部位黏结滑移模型

钢扣件有效提高了HB-FRP(Hybrid Bonding FRP)与混凝土的黏结性能.为了得到钢扣件部位的界面黏结滑移模型,采用混凝土塑性损伤模型,考虑钢扣件建模,建立了HB-FRP单剪的细观有限元数值模型.对混凝土的拉压本构关系及损伤因子进行了探讨,研究了HB-FRP加固混凝土界面的黏结性能、剥离过程及破坏机制.对混凝土强度等级及钢扣件的尺寸开展了参数分析,结合参数分析结果,提出了考虑混凝土强度和栓钉直径参数的钢扣件部位黏结滑移模型.研究结果表明:若混凝土断裂能相等,混凝土受拉本构的形式对数值模拟结果影响不大.本研究提出的钢扣件部位黏结滑移模型与Wu YF模型对比,两者破坏能基本相等.     

型钢与再生混凝土黏结滑移性能研究

为了研究型钢与再生混凝土之间的黏结滑移性能,本文通过回归分析建立了考虑再生骨料替代率、混凝土保护层厚度、锚固长度3个影响因素作用的黏结滑移本构关系,并利用ABAQUS程序对拟合的黏结滑移本构方程进行数值模拟。结果表明：数值模拟能得到与试验一致的结果,证明该本构关系的合理性,为型钢再生混凝土黏结滑移机理分析提供一定的理论基础。     

高温下型钢混凝土黏结滑移性能研究

高温下型钢与混凝土之间的黏结滑移对型钢混凝土结构高温下的力学性能具有重要影响,为了研究高温下型钢混凝土的黏结强度与滑移特性,进行18个高温下型钢混凝土短柱推出试验及3个常温下的对比试验.试验结果表明:高温下型钢混凝土短柱试件的荷载-滑移曲线与常温下大体相似,分为上升段、下降段、残余段.随着温度的升高和最高温度持续时间的增大,型钢与混凝土之间的极限黏结强度和残余黏结强度不断降低,与极限黏结强度相对应的滑移减小,与残余黏结强度项对应的滑移加大.在试验结果基础上,构建了高温下型钢混凝土黏结滑移本构模型,提出了本构模型中极限黏结强度、残余黏结强度及相应滑移的计算方法,计算结果与试验结果基本相符,研究成果为高温下型钢混凝土构件考虑黏结滑移影响的数值模拟分析提供了条件.     

钢管混凝土界面粘结滑移性能

钢管混凝土界面粘结滑移性能的研究对于完善钢管混凝土设计理论和有限元分析模型具有重要意义。对钢管混凝土界面粘结滑移特点和研究现状进行了阐述,介绍了推出和推离两种试验研究方法以及国内外采用两种方法对钢管混凝土界面粘结强度的试验研究成果,总结比较了混凝土强度、钢管截面形状、钢管内表面状况及钢管混凝土构件受力状态对粘结强度的影响。针对钢管混凝土粘结滑移研究中存在的问题,着重分析了混凝土强度、收缩徐变、温度及构件受力状态等影响,并提出了钢管混凝土界面抗剪粘结力的组成、构件复杂受力状态下粘结性能、粘结滑移本构关系等需进一步研究的内容。     

不同温度下钢-改性聚氨酯混凝土界面黏结滑移性能试验研究

在钢桥运营过程中,铺装层与桥面板的黏结层常会因车辆碾压、温度等因素的影响而出现脱黏现象。近年来,国内出现一种新型改性聚氨酯混凝土,具有较好的工程适用性,已用于多座钢桥梁铺装工程。为研究该混凝土与钢桥面板的界面黏结性能,设计并制作该改性聚氨酯混凝土与Q345钢的层间复合试件。考虑温度的影响,分别在-10、15、40和60℃下进行斜剪试验。基于数字图像处理技术(DIC)采集试件界面的滑移量和应变,分析试件在不同温度下的破坏形态、界面黏结性能及界面应变分布规律。基于试验结果,建立钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式。研究结果表明：温度对试件界面黏结性能的影响显著,试件的界面剪切强度和刚度随温度升高而降低,而其界面极限滑移量与温度无明显关系,界面应变的绝对值均沿胶层方向从试件混凝土层的加载端到未加载端逐渐减小;随着温度升高,试件由脆性破坏向塑性破坏过渡;据所建立的钢-改性聚氨酯混凝土界面剪切强度、刚度与温度的关系式所得剪切强度、刚度计算结果与试验结果较吻合,可为聚氨酯类混凝土钢桥面铺装工程应用提供参考。     

沥青-集料界面的剪切滑移性能研究

沥青路面属于柔性路面结构形式,用于铺筑沥青路面的沥青混合料属于温度敏感性材料,其受温度效应和时间效应影响明显.在南方区域,高温多雨气候持续时间长,日照充足,沥青路面在高温持续作用下,混合料中沥青黏度随温度升高逐渐变低,从而造成沥青混合料抗剪切性能逐渐降低.通过对沥青-集料界面剪切滑移性能研究,得出当天然沥青掺量小于10%时,沥青膜抗剪切滑移性改善效果不明显,当掺量大于10%时,沥青膜抗剪切滑移性能改善效果随掺量増大而逐渐明显,且ARA对沥青膜抗剪切滑移性能改善效果优于TLA.     

混凝土环氧树脂黏结界面的断裂性能分析

采用夹心楔入劈拉试件并结合双K断裂模型研究混凝土-环氧树脂黏结界面断裂性能.相比于原混凝土试件,环氧树脂注胶后形成的夹心试件的起裂荷载、极限荷载、双K断裂参数以及断裂能均有增长,而黏聚断裂韧度值没有提高;粗糙界面试件的黏聚断裂韧度试验值与采用软化曲线计算得到的黏聚断裂韧度计算值相等,光滑界面试件由于壁效应的存在,黏聚断裂韧度较低.可以认为环氧树脂注胶技术推迟了裂缝的再开展,使得起裂断裂韧度提高,采用起裂断裂韧度代入裂缝偏折判断条件进行界面裂缝偏折判断时,结果与试验相符.     

型钢轻骨料混凝土黏结滑移性能试验研究

通过推出试验,研究型钢轻骨料混凝土黏结滑移性能.采用正交试验设计,考虑了轻骨料混凝土强度、型钢埋置长度、保护层厚度、横向配箍率等因素对黏结滑移性能的影响.根据试验结果,统计回归了特征黏结强度和特征滑移值计算公式;提出了型钢轻骨料混凝土平均黏结应力于和加载端滑移SL的本构关系数学模型.研究结果表明:型钢埋置长度la与型钢截面高度d的比值和轻骨料混凝土强度对黏结强度影响较显著;型钢轻骨料混凝土相对于型钢普通混凝土有较小的黏结强度和较陡的荷载滑移下降段.     

界面强度对CFRP-混凝土组合梁弯曲性能的影响

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)与混凝土之间的界面黏贴强度是影响CFRP-混凝上组合梁弯曲性能的一个重要因素.文中按CFRP布的黏结长度不同建立了3组不同界面强度的数值模型.模拟了采用位移控制梁的四点弯曲加载过程,分析了界面强度对CFRP-混凝土组合梁宏观弯曲性能的影响.结果表明:界面强度对组合梁的宏观承载力与开裂前刚度影响甚微;但对梁开裂后的刚度与延性影响较大;黏结长度越长,CFRP-混凝土组合梁对界面强度变化的敏感性越大.     

型钢高强自密实混凝土黏结滑移性能试验研究

为研究型钢与高强自密实混凝土界面黏结滑移性能,以混凝土保护层厚度和型钢埋置长度作为变化参数,设计9个型钢高强自密实混凝土试件进行推出试验. 观察试件破坏过程、破坏形态和裂缝发展形式,获取了试件加载端的荷载-滑移全过程曲线,研究不同变量对其黏结性能的影响规律. 结果表明：型钢高强自密实混凝土组合结构界面极限黏结强度随着混凝土保护层厚度的增加而增大,最大增幅94.9%;随着型钢埋置长度的增加而减小,最大削减为38.1%. 界面黏结抗剪刚度随着型钢保护层厚度的增加先增大后减小,最大增幅85.1%;随着型钢埋置长度的增加而增大,最大增幅为30%. 界面耗能能力与其变量相关性较弱;随保护层厚度的增加,界面损伤发展越晚;随型钢埋置深度的增加,界面损伤速度减缓. 提出了型钢高强自密实混凝土黏结强度的计算公式,能较好地预测型钢高强自密实混凝土黏结强度.     

冻融循环对预应力CFRP-混凝土加固梁界面性能的影响

通过36个预应力CFRP加固梁的单剪试验,考察初始预应力、冻融循环次数、碱性溶度对加固梁界面粘结性能的影响。试验结果表明:碱性环境、冻融次数、初始预应力值对界面粘结性能的影响中,初始预应力值影响最大,其次碱性环境、冻融次数影响相比较弱。在碱性寒冷地区,初始预应力值不易过大,否则严重影响界面粘结强度。     

基于两参数的FRP-混凝土界面黏结滑移本构关系研究

为了解决纤维增强复合材料(FRP)-混凝土(以下简称RC)界面应力-滑移本构关系中参数多,且不利于工程测量的问题,设计一组具有不同混凝土强度(C30、C40、C50)且每一强度有6种不同界面粗糙程度的混凝土试件共计54个,通过单剪试验,并结合118组已有试验数据对界面参数进行精简,选择了更适合工程应用的两参数来表达RC界面本构关系.结果表明:采用改进后的两参数(混凝土抗压强度f_c、混凝土表面粗糙度f_i)来反映C30、C40、C50的RC界面黏结应力-滑移本构关系要优于现有大多数模型,f_c对本构关系的贡献要大于f_i.所提本构关系理论计算值小于实测值,最大误差为9%,具有一定安全储备,有利于工程实际应用.     

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.     

胶层厚度对CFRP-混凝土界面性能影响的数值分析

纤维增强复合材料(FRP)-混凝土界面性能是分析FRP加固混凝土结构的受力状态的基础。其中,胶层厚度是影响界面本构关系的关键因素,需要深入而有效的研究。通过运用有限元程序,针对界面本构模型的差异性进行了分析,研究了胶层厚度对FRP-混凝土界面性能的影响,得到了胶层厚度对FRP-混凝土界面极限承载力、界面本构模型3个重要参数和有效粘结长度的影响规律。结果表明,界面极限承载力随着胶层厚度的增加先增后降,在胶层厚度为2 mm时达到最大,界面的剪切刚度和最大剪应力随着胶层厚度的增加而降低,有效粘结长度和界面破坏能则随之增大。