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frp-混凝土界面黏结滑移关系研究进展

混凝土 2016年第8期 1-7页

作者：童谷生艾博雯华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

黏结滑移关系是研究frp-混凝土界面性能的基础,是构建有限元分析与黏结强度模型的必要条件。近年来国内外众多研究人员针对于frp-混凝土界面的黏结滑移关系做了大量的试验与理论研究,但是,目前研究结果尚未统一定论。通过介绍黏结滑移... 详细信息

黏结滑移关系是研究frp-混凝土界面性能的基础,是构建有限元分析与黏结强度模型的必要条件。近年来国内外众多研究人员针对于frp-混凝土界面的黏结滑移关系做了大量的试验与理论研究,但是,目前研究结果尚未统一定论。通过介绍黏结滑移关系及其主要的4种获取方法,来了解黏结滑移关系的形成。同时,总结了3种黏结滑移模型的建立的原理,列出各类黏结滑移模型。之后归纳了黏结滑移关系中多个对界面有影响的参数,并进行相关探讨。最后,对上述理论进行总结,并对黏结滑移关系研究发展趋势作出展望。

关键词：黏结滑移关系 frp-混凝土获取方法黏结滑移模型

frp‐混凝土组合结构剪力连接件抗剪承载力的研究

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四川水泥 2018年第2期 348-349页

作者：宾智吕爽湖南理工职业技术学院

本文通过收集大量国内外学者对frp-混凝土组合结构剪力连接件抗剪承载力试验研究现状,了解到抗剪连接件的抗剪承载力与混凝土强度、钢板厚度等因素密切相关,在对大量经验计算式对比分析的基础上提出了一种新的组合结构即frp-混凝土组合... 详细信息

本文通过收集大量国内外学者对frp-混凝土组合结构剪力连接件抗剪承载力试验研究现状,了解到抗剪连接件的抗剪承载力与混凝土强度、钢板厚度等因素密切相关,在对大量经验计算式对比分析的基础上提出了一种新的组合结构即frp-混凝土组合结构的计算式,为工程实践应用垫定了基础。

关键词： frp-混凝土剪力连接件计算式

疲劳荷载下frp-混凝土界面剥离的数值模拟研究

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疲劳荷载下FRP-混凝土界面剥离的数值模拟研究

作者：时飞中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

疲劳荷载是桥梁及混凝土重力式平台面临的艰巨挑战之一。结构往往由于疲劳荷载的作用而过早地失效。frp加固技术可以快速修复受损的结构,并且具有抵抗强腐蚀的优势。但frp的加固效果取决于frp-混凝土界面的粘结性能。目前,frp-混凝土界... 详细信息

疲劳荷载是桥梁及混凝土重力式平台面临的艰巨挑战之一。结构往往由于疲劳荷载的作用而过早地失效。frp加固技术可以快速修复受损的结构,并且具有抵抗强腐蚀的优势。但frp的加固效果取决于frp-混凝土界面的粘结性能。目前,frp-混凝土界面的研究以静态荷载为主。而疲劳荷载下frp-混凝土界面的研究主要集中在试验研究,数值模拟研究较少,且试验研究具有周期长、成本高、工作量大的缺陷。因此,急需提出能够准确模拟疲劳荷载下frp-混凝土界面剥离的数值模型。本文首先基于对已有的单调荷载下界面粘结滑移关系充分了解的基础上,建立了疲劳荷载下frp-混凝土界面粘结滑移模型,并通过UEL(ABAQUS Userdefined Elements,UEL)子程序将该模型编写为一个新的界面单元。使用该界面单元建立的frp-混凝土界面剥离模型,相较于现有的模型,具有预测结果更准确、计算速度快、可移植性强的优势。为了进一步研究界面剥离的机理,本文基于能量最小化原理建立了frp-混凝土界面的相场模型,并借助UEL及UMAT(ABAQUS User-defined Mechanical Material Behavior,UMAT)子程序对模型进行求解。通过与大量的试验结果进行对比发现,本文所建立的相场模型预测结果准确;与传统的CDP(混凝土塑性损伤模型)方法相比,该模型无需对混凝土拉、压本构进行建模,只需输入断裂能便可模拟界面力学行为。通过本文所建立的两个模型,一方面可以准确的预测界面刚度,另一方面可以充分的认识界面剥离破坏的机理;为frp-混凝土界面剥离研究提供了有效手段。本文的主要创新点有:(1)建立了疲劳荷载下frp-混凝土界面剥离的本构模型。使用该模型编写了一种新的UEL界面单元,该单元能够准确预测界面疲劳刚度损伤且能够模拟任意材料界面的断裂。通过与大量试验进行对比,校准并验证了该界面单元的准确性。(2)基于能量最小化原理,通过对相场及位移场变分,建立了能够模拟结构断裂的相场模型。借助UEL及UMAT子程序求解相场模型。将混凝土拉伸断裂能引入相场模型,同时将三维frp-混凝土模型转化为二维。建立了frp-混凝土界面相场模型。对相场模型的相关参数进行了分析,得到能够准确模拟frp-混凝土界面力学行为的相场模型。

关键词： frp-混凝土 UEL UMAT ABAQUS 相场模型静态加载疲劳加载

基于有限断裂力学的frp—混凝土界面粘结强度研究

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基于有限断裂力学的FRP—混凝土界面粘结强度研究

作者：赖泽坤华东交通大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称frp)作为一种新型的建筑材料,由于其具有较高的强重比和刚重比、良好的耐久性、施工便捷等特点,受到建筑工程领域的广泛关注。从frp加固结构的破坏模式来看,发生frp与加固材料的界面剥... 详细信息

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称frp)作为一种新型的建筑材料,由于其具有较高的强重比和刚重比、良好的耐久性、施工便捷等特点,受到建筑工程领域的广泛关注。从frp加固结构的破坏模式来看,发生frp与加固材料的界面剥离是常见的破坏形式,frp加固效果与界面粘结性能有着密切的关系。因此在研究frp-混凝土结构中,frp与混凝界面粘结性能成为研究的重要课题。本文通过实验的方法对影响frp-混凝土界面粘结性能的各种因素开展研究和对比,并用新近的力学理论模型加以分析,以期在不增加材料成本和施工难度的前提下充分挖掘frp的优越性能。设计了24个外贴frp的混凝土单剪试验,以Cfrp板材与混凝土的粘结界面作为研究对象,考查了混凝土强度等级、粘结长度、板材厚度、粘接剂厚度以及种类对粘结性能的影响,为frp加固混凝土构件的研究和设计提供了实验依据,主要的研究工作如下:1)采用了一套自主研发的单剪试验装置,研究了各种控制参数影响下的极限荷载、平均粘结应力及试件的破坏形态,尤其针对混凝土强度、胶层厚度及种类三者对frp-混凝土界面应变的分布、界面应力的传递、界面滑移的演变规律以及界面粘结—滑移机理的共同影响进行了深入探讨和分析。2)实验材料制备这一环节突破性的使用了VARI工艺(真空辅助树脂灌注)制作Cfrp板材,在制作的初期不断总结经验对当中的某些流程和工艺提出改善措施,成型后的Cfrp板材无论外观还是机械性能完全符合要求。3)引入了一类新的失效准则,该准则基于有限断裂力学框架来表征准脆性材料的失效,假定裂缝扩展的有限距离假设为结构参数而非材料参数,其值由能量与应力(应变)相匹配条件确定,在该准则的基础上建立了frp-混凝土界面的有限断裂力学模型,利用MATLAB编程计算得到该模型下试件的理论极限荷载值、裂纹扩展的有限长度及界面的有效粘接长度,与实验值相对比验证了有限断裂力学模型对于精确预测frp-混凝土界面粘结强度的有效性。

关键词： frp-混凝土界面粘结强度 VARI工艺有限断裂力学极限荷载值裂纹扩展

基于有限断裂力学的frp-混凝土界面粘结强度研究

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华东交通大学学报 2017年第4期34卷 13-21页

作者：童谷生赖泽坤华东交通大学土木建筑学院江西南昌330013

为了提供一种精准、高效预测外贴式纤维增强聚合物材料(frp)粘贴于混凝表面强度的数学模型,本文设计了8个单剪试件,利用精密玻璃珠控制胶层厚度,同时采用真空辅助成型技术(VARI)制作frp板条并外贴于混凝土试块表面。研究混凝土强度和胶... 详细信息

为了提供一种精准、高效预测外贴式纤维增强聚合物材料(frp)粘贴于混凝表面强度的数学模型,本文设计了8个单剪试件,利用精密玻璃珠控制胶层厚度,同时采用真空辅助成型技术(VARI)制作frp板条并外贴于混凝土试块表面。研究混凝土强度和胶层厚度2种变量参数对frp-混凝土粘结界面强度的影响,依据试验结果分析了界面破坏能和峰值剪切应力与胶层厚度及混凝土强度之间的联系。采用有限断裂力学获取界面裂纹扩展失稳时的脱粘荷载,将理论值与试验结果对比表明FFM模型有良好的精度。

关键词：有限断裂力学 frp-混凝土粘结强度胶层厚度单剪实验理论解

frp片材-混凝土粘结-滑移测试方法研究进展

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开封大学学报 2019年第4期33卷 89-93页

作者：陈启壮邵景干黄运军郑州大学土木工程学院河南郑州450001 河南交院工程技术有限公司河南郑州450015

总结了国内外关于frp-混凝土组合结构界面的研究方法,并对各种研究方法的优缺点进行了对比分析.此外,还对目前国内外关于frp-混凝土组合结构界面粘结-滑移关系的研究及其获取方法进行了总结.

关键词： frp-混凝土试验方法粘结-滑移

frp板宽对混凝土界面粘结性能影响的数值模拟研究

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建筑结构 2012年第S1期42卷 794-800页

作者：何助节徐涛宋宝东唐春安中建国际(深圳)设计顾问有限公司深圳518048 大连大学材料破坏力学中心大连116622 大连理工大学土木工程学院大连116024

基于frp-混凝土面内单剪搭接试验,采用材料三维真实破坏过程分析系统(RFPA^(3D)),通过变换frp板宽,对frp-混凝土界面粘结性能进行了三维有限元研究,得出了各荷载-滑移曲线及frp板与混凝土中沿板长和板宽方向的应力、应变分布曲线,从而... 详细信息

基于frp-混凝土面内单剪搭接试验,采用材料三维真实破坏过程分析系统(RFPA^(3D)),通过变换frp板宽,对frp-混凝土界面粘结性能进行了三维有限元研究,得出了各荷载-滑移曲线及frp板与混凝土中沿板长和板宽方向的应力、应变分布曲线,从而分析板宽对frp-混凝土界面粘结性能的影响。数值结果表明,frp板宽对混凝土界面粘结性能产生重要影响,frp板和混凝土中应力、应变值沿板宽方向的分布是不均匀的,且混凝土中应力应变的峰值均出现在板边缘及粘结段加载端附近。

关键词： frp-混凝土单剪试验有限元分析剥离破坏粘结性能应力应变分布

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Cfrp-混凝土界面特性试验研究

CFRP-混凝土界面特性试验研究

作者：艾博雯华东交通大学

学位级别：硕士

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称frp)作为一种新型的建筑材料,由于其轻质、高强、耐腐蚀等优点,受到建筑工程领域的广泛关注。目前,frp用于建筑结构组合主要是通过环氧树脂将frp与混凝土粘结成一个整体,形成一个统一受... 详细信息

纤维增强复合材料(fiber reinforced polymer,简称frp)作为一种新型的建筑材料,由于其轻质、高强、耐腐蚀等优点,受到建筑工程领域的广泛关注。目前,frp用于建筑结构组合主要是通过环氧树脂将frp与混凝土粘结成一个整体,形成一个统一受力的系统。在此系统界面中,破坏形式往往为粘结滑移造成的剥离破坏,而这种剥离破坏属于脆性破坏,发生前无明显征兆,破坏时frp上的应变处于较低水平,剥离破坏的产生会造成粘结性能的降低以及材料的浪费。为了更准确预测frp-混凝土的剥离破坏,必须分析其相应的界面粘结特性。本文以Cfrp板材与混凝土的粘结界面作为研究对象,通过单剪试验对不同粘结长度、板材宽度、板材厚度、粘结方式及胶体养护周期作用下的界面粘结性能进行了研究,为frp加固混凝土构件的研究和设计提供了实验依据。本文主要的内容及工作如下:(1)采用了新型光测法—数字图像相关方法测量frp—混凝土试件的全场位移,通过平滑与拟合两种方法得到了界面的粘结滑移关系。研究结果表明:与传统电测法相比,数字图像相关方法能够获取更全面的位移数据;将传统电测法测得数据与之进行对比,发现该测试方法和数据处理方法具有足够的可靠性。(2)为了配套光测法的测试及解决单剪试验易偏心的问题,本文研制了手动双作用穿孔式油压千斤顶、特制定位夹具、升降小车等系列装置。该套装置优势在于能够手动调控加载速率,及时记录光测位移数据,并且成功避免了安装及加载过程中存在的偏心问题,保证了试验顺利的进行。(3)通过单剪试验,分析了各参数影响下的极限荷载、板条利用率、残余摩擦力(率)、平均粘结应力及破坏形态,探讨了frp—混凝土界面应变的分布、界面应力的传递、界面滑移的演变规律以及界面粘结—滑移机理,提出考虑各参数影响下的粘结滑移模型。试验结果表明:外贴式的试验数据与已有双线性粘结滑移模型吻合较好,而内嵌式的试验数据与已有含指数软化粘结滑移模型吻合较好。(4)建立了基于线弹性理论的frp—混凝土的强度模型。该模型特点是包含了相应的粘结滑移关系,通过将极限荷载的实验值与理论值进行对比,再次验证了外贴式适用于双线性粘结滑移模型,内嵌式适用于含指数软化粘结滑移模型。

关键词： frp-混凝土界面粘结性能电测法光测法强度模型粘结滑移关系