碳纤维板材加固桥梁受拉区混凝土界面性能研究

采用碳纤维材料加固桥梁、建筑等混凝土结构具有很好的加固效果和适用性。针对碳纤维板材与混凝土界面间的粘结性能进行了研究,设计了一种双剪试验模型,通过静载试验的方法分析了不同粘结胶层剪切刚度和不同粘结胶层厚度对界面极限承载能力的影响。试验结果表明:在计算碳纤维与混凝土界面间极限承载力时,需要考虑粘结胶层剪切刚度的影响;而随着粘结胶层厚度的增大,碳纤维材料与混凝土间的整体性能会有所降低,从而影响界面极限承载力。根据研究结果对我省国道上某钢筋混凝土空心板桥受拉区进行了加固设计优化,取得了良好的效果。     

曲面混凝土构件内弧粘贴FRP弦剥离效应

进行了26个曲面构件的FRP-混凝土界面粘贴试验, 研究了混凝土强度、FRP粘贴层数、FRP粘贴长度与构件曲率对粘贴强度、界面应变与破坏机理的影响。研究结果表明: 曲面混凝土构件内弧粘贴FRP易出现3种破坏形态: 弦剥离破坏、FRP在裂缝处被拉断和FRP在试件裂缝一侧发生剥离, 其中构件曲率越大, 越容易发生弦剥离破坏, 小曲率构件多发生FRP拉断破坏; 随外荷载的增大, FRP应变峰值有一个向后传递的变化过程, 说明沿纤维长度方向的FRP并不是全部参与工作, 存在一个有效工作(粘贴) 长度; 对本试验数据采用虚拟零点方法分析得出, 曲面混凝土构件内弧粘贴FRP有效粘贴长度约为14 cm; 曲率对粘贴强度影响显著, 曲率增大, 纤维应变梯度增大, 有效粘贴长度变小, 粘贴强度降低; 曲率相同时, 纤维层数越多, 沿纤维方向应变分布越均匀, 粘贴强度越大, 但是这一增长并非与FRP层数成线性关系, 2层纤维粘贴强度约为1层的1.5倍; 当纤维层数增加时, 粘贴层法向应力增大较快, 试件更易发生弦剥离破坏, 这种破坏是由法向粘贴应力与面内剪应力的耦合效应引起的; 粘贴层应力函数可用内弧曲率圆心角的余弦函数表示, 当矢高分别为30、60、90 mm时, 构件平均误差分别为7.7%、2.4%与8.8%, 因此, 函数精度较高。      

具有粗砂层的FRP板与混凝土粘结性能试验研究

纤维增强复合材料板与混凝土的有效粘结是保证FRP-混凝土组合结构正常工作的基础.采用FRP板-混凝土块搭接接头的单剪试验方法研究FRP板与混凝土的粘结性能,为增强粘结效果,对FRP板表面采取了粘结粗砂的措施,试验同时考虑粘砂长度对粘结性能的影响.试验结果表明:(1)粘结破坏为典型的脆性破坏;(2)平均粘结强度与粘砂长度近似成反比;(3)粘结粗砂法可作为FRP-混凝土组合结构中有效的组合界面连接措施.提出的抗剪设计方法可用于FRP-混凝土组合结构中组合界面抗剪设计.     

含石英砂胶层粘钢加固混凝土梁钢板受力试验研究

为了研究粘钢加固混凝土梁界面受力情况,优化界面应力传递效果,采用一种新的施工工艺:通过在胶层中加入石英砂,对钢板厚度、胶层厚度和石英砂厚度3个因素进行组合,采用正交试验方法确定具有代表性的试件梁,进行试验加载,并分析混凝土梁底面钢板的受力情况。结果表明,在胶层中加入石英砂有助于界面应力的有效传递,使得钢板更充分发挥其作用。最后,在实际工程应用中,对于石英砂的用量,建议取石英砂与胶的体积比0.50～0.67。     

桥面铺装层间界面剪切性能的影响因素分析

针对影响桥面铺装层问界面剪切特性的因素开展了试验研究和数值模拟研究.结果表明:桥面铺装层间界面的剪切强度随试验温度的升高而降低,随加载速率的增大而增大;当调平层表面构造深度在6 mm左右时,铺装层间界面的抗剪性能能够最大限度地予以发挥;沥青混凝土面层的厚度和防水粘结层的弹性模量对铺装层间界面的抗剪强度影响较大,而沥青混凝土的弹性模量和防水粘结层的厚度对抗剪强度的影响则可以忽略.     

碳纤维与混凝土界面粘结应力计算方法

为了确定碳纤维加固混凝土结构承载过程中胶层部位的剪应力分布规律,判别碳纤维与混凝土界面间是否发生剥离破坏,进行了碳纤维布加固混凝土构件的拉伸试验,基于弹性理论,推导了已知力作用下的任意点胶层界面剪应力与碳纤维正应力的计算方法。计算结果表明碳纤维与混凝土界面的剪应力、正应变的分布规律与试验结果相吻合,计算方法有较高的精度,计算得出胶层部位的极限剪切强度为3.96 MPa,在实际工程中,为防止剥离破坏的发生,应确保胶层剪切应力小于此值。     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响,玻璃纤维增强复合材料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果,以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效应,并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理,通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、环向位移传感器进行单轴压缩试验,由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程,根据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表明:(1)CFRP和GFRP作为约束材料,都可以产生强的约束效应,提高约束混凝土的强度,CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%;(2)强约束作用下,CFRP和GFRP约束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善;(3)由于单一FRP材料的线弹性性质,FRP约束混凝土柱破坏时脆性特征明显;(4)与CFRP相比,变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱的延性性能,设置1层GFRP相比1层CFRP延性可提高61.9%,设置2层GFRP相比2层CFRP延性可提高63.6%。     

HB-FRP加固混凝土梁研究综述

为总结混合粘贴纤维复合材料(HB-FRP)加固方法的研究成果, 推动其在混凝土梁维修加固领域的更广泛应用, 调研了HB-FRP加固法的研究现状, 揭示了外贴HB-FRP在外荷载和环境侵蚀下容易发生剥离的问题; 阐述了HB-FRP抑制FRP加固后剥离的工作机理, 分析了HB-FRP加固体系的构造特征及其对界面黏结力的影响; 总结了已有黏结-滑移模型和剥离荷载模型, 研究了加固梁的抗弯和抗剪性能; 分析了当前工作的不足, 并展望了下一步的研究方向和思路。分析结果表明: 外荷载和环境侵蚀均可能引起FRP剥离, HB-FRP加固同时发挥了化学黏结、摩擦和销栓作用, 有效地抑制了FRP剥离; 目前几种HB-FRP黏结-滑移关系的主要区别为达到界面黏结强度时FRP是否会发生稳定的滑移; 黏结界面极限剥离荷载取决于其黏结-滑移关系; HB-FRP加固可用于正截面抗弯和斜截面抗剪, 加固梁承载力和加固效率可得到大幅提高; 增加FRP配置率和钢扣件数量能有效提高加固梁的抗弯能力, 钢扣件间距对加固梁承载力的影响和加固设计准则还不明确, 裂缝和外荷载对加固梁的剥离荷载、材料利用率和破坏模式影响显著; 加固梁抗剪强度的增加主要来自FRP和混凝土提供的剪力, 而箍筋的影响较弱; 增加FRP加固量和减小条带间距能显著提高加固梁的抗剪承载力; 后续应继续研究HB-FRP加固设计理论, 提出考虑材料与构造特征的黏结特性计算模型和基于界面剪力的HB-FRP钢扣件间距设计方法, 进而建立HB-FRP加固混凝土梁的优化抗弯、抗剪设计方法和设计公式。      

自密实混凝土与旧混凝土黏结界面抗剪性能试验研究

为了研究自密实混凝土(SCC)在增大截面法中的加固效果,设计了27组由2个L型混凝土构件组成的Z型试件,并通过直剪试验研究了3种表面处理方法(开槽、植筋、打磨)和3种加固方法(顶面、侧面和底面加固)对黏结界面强度和破坏模式的影响。试验结果表明：不同切槽试件的破坏模式相似,都是由于SCC嵌入层被剪断而破坏。界面打磨试件破坏模式为一条主裂缝贯穿整个黏结界面,界面由于剪力过大而剪断。不同加固方式的植筋试件破坏模式相似,都为界面黏结失效后,钢筋与SCC之间的黏结失效引起。底面加固试件的界面抗剪强度明显低于其他两种加固方法的试件。切槽的位置对于界面剪切强度影响较小。植筋能够最有效地提高界面的剪切强度。     

白加黑路面层间剪切性能影响因素研究

为探究不同因素对水泥混凝土面板和沥青混凝土面层层间粘结性能的影响,采用正交试验设计方法,考虑面层材料级配、界面处治方式、粘层油种类以及厚度等不同因素,分析各因素对抗剪强度的影响水平。结果表明,对"白加黑"层间抗剪强度的影响最大的是界面处治措施,其次是粘层油厚度,粘层油种类影响相对较弱,面层材料级配的影响最小。根据研究推荐采用露石界面,并按照1.4kg/m2的用量洒布SBS改性乳化沥青粘层油。     

混凝土植筋粘结锚固性能的拉拔试验研究

对120个混凝土植筋试样进行了室内拉拔试验,对比分析表明钢筋直径、混凝土强度、锚固长度和植筋孔径是影响钢筋平均极限拉拔力与胶-混界面极限平均粘结力的重要因素;混凝土预埋筋和后植筋中钢筋平均极限拉拔力相差不大,采用后植筋补强混凝土强度可以达到与预设钢筋相同的效果;混凝土试块主要出现三种破坏形式即钢筋拉断、胶-混界面破坏和混凝土劈裂。进而,基于理论分析建立了试件拉拔试验中钢筋极限拉拔承载力计算式。     

FRP约束混凝土柱强度和延性性能 试验研究

为研究碳纤维增强复合材料CFRP对约束混凝土柱延性性能的影响,玻璃纤维增强复合材 料GFRP对约束混凝土柱的强度和延性的改善效果,以及高强度CFRP以外的其他材料的约束效 应,并分析它们在约束混凝土柱中的作用机理,通过对纤维增强复合材料FRP约束柱布置纵向、 环向位移传感器进行单轴压缩试验,由裂纹走向及破坏形态总结出了FRP约束柱的破坏过程,根 据荷载-应变曲线、荷载-位移曲线研究了FRP 约束混凝土圆柱的强度和延性性能。研究结果表 明：（1） CFRP 和GFRP 作为约束材料,都可以产生强的约束效应,提高约束混凝土的强度, CFRP、GFRP约束混凝土强度分别增加了29.2%和58.6%;（2） 强约束作用下,CFRP和GFRP约 束混凝土柱的强度和延性性能得到显著改善;（3） 由于单一FRP材料的线弹性性质,FRP约束混 凝土柱破坏时脆性特征明显;（4） 与CFRP相比,变形性能较好的GFRP能更好地改善混凝土柱 的延性性能,设置1 层GFRP相比1 层CFRP延性可提高61.9%,设置2 层GFRP相比2 层CFRP延 性可提高63.6%。     

刚柔复合式路面界面层强度特性试验研究

通过复合板的室内剪切试验和拉拔试验,对不同水泥混凝土板界面处理方式、不同防水粘结材料以及界面层沥青用量等对界面层强度的影响进行了研究,通过室内试验研究得到了精铣刨界面最佳铣刨深度、不同界面处理方式下界面层的最佳沥青用量和界面层抗剪强度与粘结强度之间的相关性。     

轴心受压FRP约束混凝土柱应力-应变关系曲线计算

采用多轴应力下Ottosen混凝土应力一应变关系及Ottosen破坏准则，以核心混凝土与FRP约束层变形协调为边界条件，通过编制程序对FRP约束混凝土轴压短柱应力一应变关系曲线进行了计算，并与试验结果进行了对比，结果表明理论计算方法与实验结果吻合良好．     

用粘结锚固综合法加固混凝土结构

用"纤维增强塑料"(FRP)加固钢筋混凝土结构的方法,目前已很普及。传统的做法是将FRP用粘结剂粘贴在混凝土表面上,通过粘结剂进行力的传递。粘贴面是一个薄弱面,有"开胶"脱落之弊。用螺栓将FRP条锚固在混凝土中是一种新工艺,它是靠FRP的支撑而传力的,常发生挤压、劈裂破坏。这里提出了将表面粘贴和螺栓锚固结合起来的综合法。锚钉对已粘贴好的FRP施加正压力,增加了界面上的粘结力,消除了FRP开胶脱落的弊病。     

埋入式钢板-混凝土界面抗剪性能试验研究

钢板与混凝土界面抗剪强度和剪力-滑移关系是钢-混凝土组合结构全过程受力分析中的重要依据。在典型剪力键剪力-滑移本构模型的基础上,建立埋入式钢板-混凝土界面抗剪本构模型。通过一组21个试件的抗剪试验,得到了考虑混凝土强度和钢板表面粗糙度的埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度和典型黏结滑移曲线,建立了埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度计算公式,确定了钢板-混凝土剪力滑移本构方程。研究表明:埋入式钢板-混凝土界面抗剪强度弱于钢管混凝土及型钢混凝土结构。     

刚柔复合式路面界面层强度特性试验研究

通过复合板的室内剪切试验和拉拔试验,对比研究了不同水泥混凝土板界面处理方式、不同防水黏结材料以及界面层沥青用量对界面层强度的影响;并对不同防水黏结材料的耐久性进行了对比试验研究。得到了精铣刨界面最佳铣刨深度、不同界面处理方式下界面层的最佳沥青用量,以及界面层抗剪强度与黏结强度之间的相关性。     

预应力FRP加固木梁的初始预应力值研究

在土木工程结构中,增强的先进木质结构能够使现代木质结构发挥更大的作用.本文探讨了一种新的预应力FRP片材外贴木梁的加固技术.推导出了初始预应力公式,并通过试验实测了预应力FRP加固木梁的初始预应力,理论分析与试验结果吻合较好.     

集中力作用下预应力FRP增强RC梁的界面应力分析

对受集中荷载作用的预应力FRP片材增强钢筋混凝土梁的界面应力分布进行了理论分析.在弹性理论的基础上,对结构进行受力分析,推导出集中荷载作用下界面剪应力和正应力的计算公式.结果表明,界面正应力不但与荷载和初始预应力的大小、梁的尺寸、粘贴层的弹性模量、剪切模量及厚度有关,还受到FRP弹性模量、厚度及粘贴长度的影响.界面正应力和剪应力在FRP的端部绝对值最大,并且往跨中方向迅速减小.     

刚性基层薄层沥青路面层间粘结体系研究

在水泥混凝土路面上加铺沥青面层可以形成一种刚柔相接的复合式路面结构,而刚柔界面层间粘结处理技术会成为复合式路面的技术关键.针对新建连续配筋混凝土刚性基层薄层沥青路面,通过对不同界面处理方式的室内剪切试验和拉拔试验,对比不同水泥混凝土板的处理方式、不同的粘结材料以及层间界面层沥青用量对层间粘结体系强度的影响,并最终得到了最佳的水泥混凝土板界面处理方式、最佳的界面层粘结材料以及最佳的沥青用量.