FRP與混凝土粘結(jié)性能及其本構(gòu)關系研究.pdf

1、近十幾年來，隨著材料工業(yè)的發(fā)展，碳纖維增強復合材料(FRP)在加固修復鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的應用迅猛發(fā)展起來。FRP用于結(jié)構(gòu)加固具有比強度高、便于施工、耐久性好等優(yōu)點，然而，F(xiàn)RP加固結(jié)構(gòu)容易發(fā)生剝離破壞的缺點成為制約其更廣泛應用的主要因素之一。而且，許多土木工程結(jié)構(gòu)（如橋梁、海洋平臺和工業(yè)廠房等）在其服役期中所承受的并非靜力荷載，而是上千萬次的動力循環(huán)荷載，從而導致結(jié)構(gòu)在低于靜載強度下發(fā)生疲勞破損和失效，這也對FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的疲勞耐

2、久性能和壽命提出了更高的要求。
　　 FRP與混凝土間的粘結(jié)性能是實現(xiàn)FRP與混凝土間荷載傳遞和共同工作的重要前提，在土木工程結(jié)構(gòu)加固中，F(xiàn)RP的加固效果主要取決于它們之間的粘結(jié)性能。本文設計了FRP與混凝土界面粘結(jié)單剪試驗，利用20個試件，通過改變FRP布的粘結(jié)長度、厚度、混凝土強度，以及循環(huán)荷載加載頻率等參數(shù)進行了較系統(tǒng)的靜載和疲勞動載試驗。
　　 通過靜載試驗，我們觀察了各種不同試件粘結(jié)界面的受力變形過程和破壞形態(tài)

3、，總結(jié)了FRP 的應變變化規(guī)律，比較了不同參數(shù)，如混凝土強度，F(xiàn)RP粘結(jié)長度和厚度等對試件初始剝離荷載和極限承載力的影響，研究分析了FRP布加固混凝土界面的粘結(jié)性能。結(jié)合相關的理論模型模擬研究，并將試驗結(jié)果同模型模擬結(jié)果進行對比分析，建立相應的界面粘結(jié)一滑移本構(gòu)模型。
　　 根據(jù)靜載試驗的結(jié)果，我們設計了循環(huán)荷載的加載方案。將靜載與動載兩方面的試驗結(jié)果進行對比，研究分析了FRR布加固混凝土界面的疲勞性能。試驗結(jié)果顯示，對于試件的

4、疲勞壽命來說，相對于極限承載力，將循環(huán)荷載大小同初始剝離荷載相比較，能得出更為一致的規(guī)律。至于影響粘結(jié)界面疲勞性能的參數(shù)，F(xiàn)RP粘貼長度、厚度，混凝土強度等因素，主要還是通過提高界面承載力來影響疲勞壽命的，如果循環(huán)荷載上限比例一定時，它們的疲勞性能基本差不多。只有循環(huán)荷載的加載頻率這一參數(shù)，對疲勞壽命有一定的影響，頻率越高，試件壽命越低。最后，通過對循環(huán)加載過程中疲勞裂紋的長度，及其裂紋擴展速率進行研究，我們將裂紋擴展分三個階段，第一三

5、階段擴展較快，但在疲勞壽命中占時間較短，而第二階段裂紋擴展速率較低，且維持時間較長，并以此為根據(jù)，繪制了粘結(jié)界面疲勞壽命曲線。
　　 通過本文的研究，我們了解FRP與混凝土之間的粘結(jié)性能，以及FRP與混凝土粘結(jié)界面在循環(huán)荷載下疲勞破壞的模式和機理，分析不同參數(shù)對其界面損傷的影響，并建立相應的理論計算模型。
　　 本文研究工作的開展有助于FRP加固混凝土技術(shù)的推廣應用，并進一步完善我國FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)規(guī)范，為工程