喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能研究

摘要

喷射FRP加固技术是利用专用设备，将被短切的纤维与树脂混合并喷向被加固构件表面的新型结构加固技术。该技术施工速度快、材料各向同性，尤其适用于加固梁柱节点等表面形态不规则且受力复杂的构件。喷射FRP与混凝土的界面粘结力学性能是影响加固效果的重要因素，也是研究喷射FRP与混凝土共同工作机理的重要指标，是喷射FRP加固技术进一步发展亟需解决的关键科学问题。因此，开展针对喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能及影响因素的研究非常必要。
　　本文通过试验、数值模拟以及理论分析，对喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能进行了研究，主要内容和结论如下:
　　1、用正交方法对10个试件进行了双面剪切试验，分析每个试件的界面受剪承载力、荷载-滑移曲线、喷射FRP应变、界面剪应力、粘结-滑移关系等界面粘结力学性能指标，探讨纤维体积率、喷射FRP厚度、粘结长度、混凝土强度、底层树脂厚度等因素对各粘结力学性能指标的影响。结果表明:纤维体积率和喷射FRP厚度对界面粘结力学性能的影响较大;混凝土强度对界面粘结力学性能无影响;喷射FRP与混凝土粘结界面存在最大有效粘结长度;底层树脂厚度由0.2mm增加至0.5mm时，界面粘结性能得到明显改善。
　　2、通过引入界面单元建立喷射FRP-混凝土界面受剪有限元模型，改变纤维体积率、喷射FRP厚度、粘结长度、混凝土强度、底层树脂厚度等参数，研究了界面粘结力学性能，并与试验结果对比，验证了有限元模型的合理性并为理论分析提供补充数据和结论。
　　3、采用指数型分析模型，推导出粘结滑移模型以及界面受剪承载力、界面最大剪应力、界面断裂能、最大有效粘结长度等指标的计算模型，并对模型的计算参数进行量化分析，最后将理论计算所得结果与试验结果对比，验证该分析模型的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 喷射FRP加固技术

1．2．1 喷射FRP加固技术的特点

1．2．3 喷射FRP加固技术研究现状

1．3 喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能研究现状

1．3．1 喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能研究方法

1．3．2 影响因素

1．3．3 现有FRP-混凝土粘结强度模型

1．3．4 现有FRP-混凝土粘结滑移模型

1．4 本文研究目的和内容

第2章 喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能试验

2．1 试验方法

2．2 试验设计

2．2．1 试验材料与设备

2．2．2 喷射FRP拉伸力学性能

2．2．3 双剪试件设计

2．2．4 双剪试件制作

2．2．5 测量方案

2．2．6 加载方案

2．3 试验结果与分析

2．3．1 试件破坏过程与破坏形态

2．3．2 界面受剪承载力

2．3．3 加载端荷载-滑移曲线

2．3．4 喷射FRP应变分布

2．3．5 喷射FRP-混凝土界面剪应力分布

2．3．6 粘结-滑移曲线

2．4 本章小结

第3章 喷射FRP-混凝土界面粘结力学性能数值模拟

3．1 引言

3．2．1 选择单元类型

3．2．2 材料属性

3．2．3 建模及网格划分

3．2．4 荷载求解设置

3．3 有限元结果与试验结果对比

3．3．1 界面受剪承载力对比

3．3．2 应变对比

3．3．3 最大有效粘结长度对比

3．4 有限元计算结果与分析

3．4．1 界面受剪承载力

3．4．2 荷载滑移曲线

3．4．3 喷射FRP应变分布

3．4．4 喷射FRP-混凝土界面剪应力分布

3．4．5 最大有效粘结长度

3．5 本章小结

第4章 喷射FRP-混凝土界面粘结滑移模型研究

4．1 粘结滑移模型的测试原理

4．1．1 剪应力测试原理

4．1．2 滑移的测试原理

4．2．1 粘结滑移模型推导

4．2．2 最大有效粘结长度

4．2．3 界面受剪承载力

4．2．4 界面最大剪应力

4．2．5 参数的物理意义

4．2．6 计算参数α、β的敏感性分析

4．2．7 对计算参数α、β进行量化

4．2．8 理论计算结果

4．3 理论与试验对比

4．3．1 界面受剪承载力对比

4．3．2 粘结滑移曲线对比

4．3．3 最大有效粘结长度对比

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

致谢

参考文献

附录