FRP加固混凝土结构界面粘结力学行为研究

发布时间：2021-03-31 08:52

碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP)加固技术具有工作性能提高显著、施工方便、加固成本低等优势,已在桥梁结构中得到了广泛的应用。然而CFRP与混凝土界面粘结机理尚未被完全把握,因此针对CFRP与混凝土界面力学行为的研究已成为该领域的重点研究方向。本文对静力条件和疲劳荷载作用下CFRP-混凝土界面粘结行为进行了研究,建立了静力条件和疲劳荷载作用下外贴CFRP-混凝土界面粘结的数值模型。本文主要工作内容如下:(1)基于单剪试验对表征CFRP-混凝土界面粘结性能的三个重要参数界面破坏能fG、最大剪切应力f?和胶层剪切刚度E进行了研究,考察了混凝土强度、胶层厚度和粘结长度等相关参数对界面力学行为的影响,拟合了界面破坏能、最大剪切应力与胶层剪切刚度、混凝土强度之间的函数关系。(2)用ANSYS建立了CFRP-混凝土界面粘结性能的数值模型,通过数值分析考察了不同混凝土强度和胶层厚度等相关参数下界面破坏能等重要参数对粘结滑移关系的影响。(3)采用弹性损伤的一般理论和损伤断裂力学中的内聚力模型,与有限元法相结合,建立了能够精确模拟CFRP-混凝土界面损伤演化过程的数值模型,编制了相应的Umat用户子程序,给出了混凝土本构模型中损伤特性参数的取值。(4)在双剪疲劳试验的基础上,基于混凝土塑性损伤模型和双线性内聚力模型建立了一个能够模拟CFRP-混凝土界面疲劳行为的数值模型,得到了疲劳寿命的F-N曲线及其方程。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TU37

文章目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究的背景和意义

1.2 静力条件下FRP-混凝土界面粘结性能的研究现状与分析

1.3 FRP-混凝土界面粘结疲劳性能的研究现状与分析

1.3.1 考察界面粘结疲劳性能的试验方法

1.3.2 粘结界面破坏模式

1.3.3 界面粘结的疲劳退化及破坏机理

1.3.4 相关参数对界面粘结疲劳性能的影响

1.4 FRP-混凝土界面粘结性能数值模拟研究现状与分析

1.5 本文的主要研究内容

第二章 FRP-混凝土界面粘结性能的参数影响研究

2.1 前言

2.2 FRP-混凝土界面粘结单剪试验

2.2.1 试验设计

2.2.2 主要试验结果

2.3 界面粘结性能的参数影响分析

2.3.1 FRP-混凝土界面粘结滑移本构关系

2.3.2 粘结滑移本构关系重要参数

2.3.3 影响因素作用分析

2.4 参数影响的有限元分析

2.4.1 有限元模型

2.4.2 不同粘结滑移曲线影响

2.4.3 粘结滑移曲线三个关键参数的影响分析

2.5 本章小节

第三章 FRP-混凝土界面损伤演化过程的数值模拟

3.1 前言

3.2 基于损伤力学的有限元方法以及二次开发的引入方法

3.2.1 混凝土损伤本构模型及其有限元方法

3.2.2 双线性内聚力模型及其有限元方法

3.2.3 Umat用户子程序的实现

3.3 界面损伤的试验研究及有限元分析

3.3.1 试验概况

3.3.2 模型建立

3.3.3 有限元模型的参数讨论

3.3.4 FRP应变分布

3.4 界面损伤演化过程的数值模拟

3.5 本章小节

第四章疲劳荷载作用下FRP-混凝土界面粘结行为的数值

4.1 前言

4.2 试验研究概况

4.3 混凝土塑性损伤模型

4.3.1 概述

4.3.2 应力-应变本构关系

4.3.3 损伤与刚度退化

4.4 界面胶层本构模型

4.5 数值结果与分析讨论

4.5.1 有限元模型

4.5.2 参数讨论

4.5.3 FRP应变分布

4.5.4 粘结滑移关系分析

4.5.5 疲劳寿命分析

4.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录

【参考文献】