胶结层含石英砂的黏钢加固混凝土界面黏结滑移本构关系研究

分别以石英砂掺入量不同的结构胶为黏结剂,制备多组黏钢加固混凝土试件,通过对所制试件进行双面剪切试验,得到各组试件的破坏模式、界面承载力以及不同荷载水平下钢板表面的应变分布。针对试验结果展开理论分析,在考虑钢板、混凝土构件宽度比以及混凝土抗拉强度等因素的基础上,对Nakaba黏结滑移模型进行修正,获得更适用于胶结层含石英砂的钢板-混凝土界面黏结滑移本构关系分析模型。     

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.     

盾构隧道钢板加固黏结面作用机制与参数影响分析

钢板加固为盾构常用的加固方法,但是目前对钢板与管片黏结面作用机制认识不足,导致钢板加固设计盲目性较强。为此,采用ABAQUS软件中的cohesive单元和trace单元来模拟钢板加固及黏结面损伤行为,建立可反映钢板-管片黏结面损伤特征的钢板加固衬砌三维实体非线性模型,并通过模型试验验证其合理性。结合数值计算和理论分析,揭示外荷载作用下钢板-混凝土黏结面的作用机制,定量分析加固参数对黏钢加固效果的影响,提炼钢板加固效果的关键影响因素。研究结果表明：当钢板-混凝土黏结面出现损伤时,结构承载能力损失65%以上;当黏结损伤区域面积占比超过8%时,结构承载能力损失80%以上并且承载力急剧减小;当黏结损伤区域面积占比超过56%时,结构基本丧失承载能力。加固结构的承载能力对钢板厚度最敏感,抗剪黏结强度次之;加固结构的延性对抗剪黏结强度最敏感,钢板厚度次之;钢板厚度和抗剪黏结强度对加固结构各项性能的综合影响最大,应作为钢板加固设计关键参数。     

混凝土曲轴构件粘贴FRP加固试验与计算方法

针对混凝土曲轴构件内弧粘贴FRP加固弦剥离削弱结构加固效率的不合理性,基于结构整体内力平衡的计算方法,提出了任意荷载作用下混凝土曲轴结构内力计算解析公式.通过静力平衡方程与挠度微分方程推导得出界面剥离应力与黏结剪应力计算关系式,提出了内力及界面黏结剪应力和界面剥离应力的解析关系;通过给出粘贴层强度控制阈值,得到了外荷载与曲轴结构加固材料之间的平衡方程.结合三榀曲轴构件粘贴FRP加固模型试验,测试并分析了分步加载全过程的关键截面应变、变形及极限荷载,通过与测试得到的极限荷载等关键力学参数的对比,验证了混凝土曲轴构件内弧粘贴FRP加固计算方法的正确性.     

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。     

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）。     

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...     

冲击荷载作用下含黏结界面混凝土破坏特征与应力应变分析

为研究冲击荷载下板式无砟轨道结构蒸养混凝土与自密实混凝土层间界面的破坏行为,利用分离式霍普金森杆(SHPB)对含黏结界面混凝土进行冲击试验,并就其破坏特征和应力应变全曲线特性以及损伤本构方程进行探讨.结果表明：含黏结界面混凝土在动态冲击荷载作用下存在界面脱黏分离和整体破碎两种失效模式.界面脱黏分离失效模式下,随着应变率的增加,含黏结界面混凝土的动态抗压强度、强度动态提高因子(DIF)、峰值应变、冲击韧性均增加,具有明显的应变率敏感性;整体破碎失效模式下,界面脱黏变形和破碎变形同时存在,随着应变率的增加,裂纹向界面区域累积、拓展,界面起到了能量缓冲的作用,此时含黏结界面混凝土动态抗压强度、DIF基本不变,而峰值应变和冲击韧性增加.所建立的基于Weibull分布的本构模型与试验结果吻合较好,尤其对峰前应力应变曲线有很好的匹配性.     

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。     

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.