CFRP-混凝土界面剪切性能试验研究

论文摘要

碳纤维布（CFRP）加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术。由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及施工便利,在加固领域得到了大量应用。碳纤维布加固混凝土结构成功与否的关键在于碳纤维布与混凝土之间粘结性能的优劣。因此,碳纤维布与混凝土构件间的粘结性能研究成为目前国内外较为关注的重要课题。本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,对碳纤维布与混凝土界面间的粘结行为进行了初步的研究。本文设计了2个CFRP-混凝土界面粘结性能的试验。第一个试验是碳纤维布的粘贴长度和宽度对比试验：粘结长度试验,分别在素混凝土和纤维混凝土的表面粘贴了60mm、80mm、100mm长的碳纤维布,共18个小试件；宽度对比试验,分别在素混凝土和纤维混凝土表面粘贴50mm和100mm两种宽度的碳纤维布,进行静载下的拉伸试验,观察碳纤维布粘结长度、宽度对极限载荷的影响,通过对试验实测的应变进行对比分析,可以得到两种试件的界面剪切性能,同时推断有效粘结长度。第二个试验是碳纤维布斜拉试验：试验用试件同样分为素混凝土和纤维混凝土两种,在这个试验中一共设计了3种角度,分别是：0°、8°、15°,共18个试件,进行破坏承载力对比分析。在以上二个试验过程中观测了碳纤维布沿长度方向的应变、粘结破坏形式等；绘制了不同荷载下界面粘结剪应力分布曲线,并且对试验结果进行对比了分析,发现纤维混凝土的界面性能要明显强于素混凝土,实测强度在各种工况下均不同程度的提高。最后利用ABAQUS软件,对双剪试验过程进行了数值模拟,并将数值分析结果和试验结果进行了对比。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 钢筋混凝土结构加固技术
• 1.1.1 钢筋混凝土结构加固技术背景
• 1.1.2 钢筋混凝土结构加固技术简介
• 1.2 FRP加固技术
• 1.2.1 FRP加固技术概述
• 1.2.2 FRP加固技术的优点
• 1.3 CFRP-混凝土界面性能的研究现状
• 1.3.1 CFRP-混凝土界面粘结性能的试验分析
• 1.3.2 CFRP-混凝土界面粘结性能的理论分析
• 1.3.3 CFRP-混凝土界面粘结性能的有限元分析
• 1.4 纤维混凝土技术概述
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 材料的物理力学性能
• 2.1 CFRP的性能
• 2.2 加固用粘结树脂的性能和粘贴工艺
• 2.2.1 粘结树脂的性能
• 2.2.2 CFRP粘贴过程
• 2.3 混凝土试件的性能
• 2.4 本章小结
• 第3章 CFRP-混凝土界面性能双剪试验
• 3.1 前言
• 3.2 试验设计及试件制作
• 3.3 试验设备与加载制度
• 3.4 试验破坏分析
• 3.4.1 破坏过程分析
• 3.4.2 破坏形式分析
• 3.5 素混凝土试件试验结果分析
• 3.5.1 素混凝土试件应力、应变分析
• 3.5.2 素混凝土试件局部界面剪应力分析
• 3.5.3 与典型公式的比较
• 3.6 纤维混凝土试件试验结果分析
• 3.6.1 纤维混凝土试件应力、应变分析
• 3.6.2 纤维混凝土试件局部界面剪应力分析
• 3.7 宽度对比试验结果分析
• 3.8 CFRP-混凝土界面破坏机理分析
• 3.9 本章小结
• 第4章 CFRP-混凝土界面的斜拉试验
• 4.1 前言
• 4.2 斜拉试验的应力、应变分析
• 4.2.1 素混凝土和纤维混凝土试件在0°时的应力、应变分析
• 4.2.2 素混凝土和纤维混凝土试件在8°时的应力、应变分析
• 4.2.3 素混凝土和纤维混凝土试件在15°时的应力、应变分析
• 4.3 界面剥离破坏的失效分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 CFRP-混凝土界面性能数值模拟
• 5.1 引言
• 5.2 有限元模型的建立
• 5.2.1 混凝土模型的建立与材料参数设置
• 5.2.2 CFRP片材的建立
• 5.2.3 界面模型的建立
• 5.3 数值模拟结果及讨论
• 5.3.1 混凝土开裂的过程分析
• 5.3.2 数值模拟结果与试验结果比较
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文研究内容的总结
• 6.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢