冲击荷载作用下CFRP筋-混凝土界面力学性能试验研究

摘要

随着基础设施建设的蓬勃发展，钢筋混凝土结构作为基本的结构形式常被应用于桥梁、港口以及污水处理厂。由于钢筋在腐蚀性环境下产生腐蚀退化，从而引起结构耐久性降低。所以需要一种新型材料来解决这类问题。FRP筋的高强度、耐腐蚀、抗疲劳使其成为钢筋的最佳替代品，但近几十年频繁出现船舶和重型运载车辆撞击桥梁事故，而这类冲击事故往往会引起结构的可靠度、使用寿命、安全性和抗震能力的损失，甚至直接导致结构垮塌从而造成灾难性后果。因此广泛采用 CFRP筋代替钢筋就要求设计人员在结构设计阶段充分考虑偶然的冲击荷载并采取有效的构造措施，事故发生后可以科学的评估冲击损伤和残余承载力。从微观角度分析可知：决定冲击荷载下 CFRP筋与混凝土的协同工作性能的关键因素是CFRP筋-混凝土界面粘结性能。
　　在过去的30年里，国内外的研究学者对影响 FRP筋-混凝土界面粘结性能的因素做了较为细致的研究并提出一系列粘结-滑移模型。但是很少有学者对FRP筋-混凝土界面在冲击荷载下的粘结性能进行研究。并且在《纤维增强复合材料建设工程应用技术规范》(GB50608-2010)[54]中也没有考虑这两种材料的动态粘结性能。因此本文开展 CFRP筋-混凝土界面粘结性能的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要研究内容如下：
　　(1)通过静载下CFRP筋的拔出试验研究影响静态粘结性能的因素，并在不同埋置长度、CFRP筋直径、混凝土抗压强度下获得相应的粘结滑移曲线与已有本构模型对比分析，然后讨论各国规范中锚固长度的建议值。
　　(2)通过冲击力转换试验装置将冲击力转换成拉拔力，将 CFRP筋从混凝土试块中拔出，获得不同拉拔速度下的粘结-滑移曲线，根据不同试验变量讨论影响动态粘结性能的因素。并对于可能承受冲击荷载的 CFRP筋混凝结构的设计方法提出建议。
　　(3)通过对比分析静力与动力试验的结果，根据试验曲线提出 CFRP筋-混凝土动态粘结-滑移模型。根据试验统计规律提出考虑应变率的粘结应力的计算公式。修正各规范中静态CFRP筋锚固长度公式，使其具有动态应用价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2 FRP筋简介

1.3 FRP筋-混凝土粘结性能国内外研究进展

1.4课题研究的意义

1.5本文主要研究内容及成果

第2章 静载下界面粘结-滑移力学性能试验研究

2.1引言

2.2试验概况

2.3试验方案

2.4试验结果与分析

2.5 粘结—滑移本构模型

2.6小结

第3章 动载下界面粘结-滑移力学性能试验研究

3.1 引言

3.2 试验概况

3.3试验方案

3.4试验结果与分析

3.5小结

第4章 动、静载下界面粘结-滑移力学性能对比分析

4.1引言

4.2 动、静态试验结果对比分析

4.3动态粘结-滑移模型

4.4粘结应力和基本锚固长度的动力公式修正

4.5小结

结论

不足与展望

参考文献

致谢