宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理研究

摘要

纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称为FRP）在土木工程中的应用越来越广泛。在实际工程中，常常遇到需要使用FRP加固的混凝土结构存在宏观裂缝的情况。然而现在对宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理这一问题的研究还比较少，急需研究。本文作者为解决这一难题，对宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理进行了初步研究。本文的主要研究内容和结论如下：
　　（1）通过研读国内外众多研究FRP在土木工程中应用的学者的研究文献，研制了能有效解决加载时使FRP-混凝土界面一直处于纯剪切应力状态这一技术难题的FRP布夹具（钢加载头）并对其进行了有限元分析以验证其满足试验要求，提出了经过优化的双剪加载方案，以保证静载下FRP-混凝土界面双剪试验能顺利进行。
　　（2）在有关研究的基础上，经过理论推导和大量试算，提出了宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型。
　　（3）通过FRP-混凝土界面静载试验，对宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面承受静载时的加载过程、破坏过程与破坏形态进行了试验观测，用MATLAB软件编写了相关试验数据的运算程序，研究了宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面的应力传递规律、界面粘结破坏机理、界面滑移的演化规律，并通过对试验数据的拟合和分析，结合MATLAB软件建立了静载下宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面的粘结-滑移本构模型，并与现有的其他研究者提出的相关模型进行了对比。同时，通过对试验数据的运算与比较，对宏观裂缝的影响区域进行了分析。
　　（4）依据试验得出的静载下宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构模型，并结合ABAQUS软件，建立了静载下宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构关系的相关有限元模型，证明了本文提出的模型的有效性、合理性和精确性。同时，通过对静载下宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构关系有限元模型进行分析与对比，研究了宏观裂缝对界面粘结-滑移关系的影响，弥补了通过试验的方法研究宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移关系时只能得到试件上若干个点的界面粘结-滑移关系而无法直观了解加载过程中混凝土试件各处应变变化情况的不足。
　　（5）通过对宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移本构关系的试验研究与有限元模型的分析，总结了相应的规律，为在土木工程设计与施工中混凝土结构存在宏观裂缝前提下运用FRP加固混凝土结构提供了相应的设计、施工依据与建议。

目录

物理量名称及符号表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 无宏观裂缝前提下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理的国内外研究现状

1.3 宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理研究现状

1.4 本研究主要研究内容

第二章 宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理试验研究综述

2.1 试验的目的和要求

2.2 试验的影响因素

2.3 试验材料和试件的制作

2.4 界面粘结剪应力和滑移量的测试方法

2.5 FRP布夹具（钢加载头）的研制

2.6 主要试验结果

2.7 本章总结

第三章 宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理静载试验分析

3.1 主要试验数据的运算

3.2 静载下FRP应变分布和变化规律

3.3 静载下混凝土试件与钢加载头间相对滑移的变化规律

3.4 静载下FRP-混凝土界面剪应力分布和变化规律

3.5 静载下FRP-混凝土界面滑移量分布和变化规律

3.6 宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移曲线及其模型

3.7 宏观裂缝的影响区域分析

3.8 本章总结

第四章 宏观裂缝影响下的FRP-混凝土界面粘结-滑移机理有限元分析

4.1 有限元分析软件ABAQUS简介

4.2 有限元分析模型的建立

4.3 有限元模型的分析

4.4 本章总结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间的科研成果

声明

致谢