【摘要】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(fiber reinforced polymer,簡稱FRP)作為一種新型的建筑材料,由于其具有較高的強(qiáng)重比和剛重比、良好的耐久性、施工便捷等特點,受到建筑工程領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。從FRP加固結(jié)構(gòu)的破壞模式來看,發(fā)生FRP與加固材料的界面剝離是常見的破壞形式,FRP加固效果與界面粘結(jié)性能有著密切的關(guān)系。因此在研究FRP-混凝土結(jié)構(gòu)中,FRP與混凝界面粘結(jié)性能成為研究的重要課題。本文通過實驗的方法對影響FRP-混凝土界面粘結(jié)性能的各種因素開展研究和對比,并用新近的力學(xué)理論模型加以分析,以期在不增加材料成本和施工難度的前提下充分挖掘FRP的優(yōu)越性能。設(shè)計了24個外貼FRP的混凝土單剪試驗,以CFRP板材與混凝土的粘結(jié)界面作為研究對象,考查了混凝土強(qiáng)度等級、粘結(jié)長度、板材厚度、粘接劑厚度以及種類對粘結(jié)性能的影響,為FRP加固混凝土構(gòu)件的研究和設(shè)計提供了實驗依據(jù),主要的研究工作如下:1)采用了一套自主研發(fā)的單剪試驗裝置,研究了各種控制參數(shù)影響下的極限荷載、平均粘結(jié)應(yīng)力及試件的破壞形態(tài),尤其針對混凝土強(qiáng)度、膠層厚度及種類三者對FRP-混凝土界面應(yīng)變的分布、界面應(yīng)力的傳遞、界面滑移的演變規(guī)律以及界面粘結(jié)—滑移機(jī)理的共同影響進(jìn)行了深入探討和分析。2)實驗材料制備這一環(huán)節(jié)突破性的使用了VARI工藝(真空輔助樹脂灌注)制作CFRP板材,在制作的初期不斷總結(jié)經(jīng)驗對當(dāng)中的某些流程和工藝提出改善措施,成型后的CFRP板材無論外觀還是機(jī)械性能完全符合要求。3)引入了一類新的失效準(zhǔn)則,該準(zhǔn)則基于有限斷裂力學(xué)框架來表征準(zhǔn)脆性材料的失效,假定裂縫擴(kuò)展的有限距離假設(shè)為結(jié)構(gòu)參數(shù)而非材料參數(shù),其值由能量與應(yīng)力(應(yīng)變)相匹配條件確定,在該準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上建立了FRP-混凝土界面的有限斷裂力學(xué)模型,利用MATLAB編程計算得到該模型下試件的理論極限荷載值、裂紋擴(kuò)展的有限長度及界面的有效粘接長度,與實驗值相對比驗證了有限斷裂力學(xué)模型對于精確預(yù)測FRP-混凝土界面粘結(jié)強(qiáng)度的有效性。
[Abstract]:Fiber reinforced composite (fiber reinforced polymer,), as a new type of building material, has attracted wide attention in the field of construction engineering because of its high ratio of strong weight to rigid weight, good durability, convenient construction and so on. From the view of the failure mode of FRP strengthened structure, the interface peeling between FRP and strengthening material is a common failure form, and the effect of FRP reinforcement is closely related to the bond property of the interface. Therefore, in the study of FRP- concrete structure, the bond behavior between FRP and coagulation interface has become an important research topic. In this paper, various factors affecting the bond properties of FRP- concrete interface are studied and compared by experimental method, and analyzed by recent mechanical theory model. In order to fully excavate the superior performance of FRP without increasing material cost and construction difficulty. Twenty-four concrete shear tests with FRP were designed. The bond interface between CFRP sheet and concrete was used as the research object. The effects of strength grade, bond length, plate thickness, adhesive thickness and type of adhesive on the bond properties were investigated. This paper provides experimental basis for the research and design of FRP reinforced concrete members. The main research work is as follows: 1) A set of self-developed single shear test device is used to study the limit load under the influence of various control parameters. The average bond stress and the failure form of the specimen, especially for the distribution of strain and the transfer of interfacial stress of FRP- concrete by the strength of concrete, the thickness of adhesive layer and the type of concrete. The evolution law of interfacial slip and the mutual influence of interfacial bond-slip mechanism are discussed and analyzed. 2) the VARI process (vacuum assisted resin perfusion) is used to fabricate CFRP sheet through the preparation of experimental materials. In the early stage of production, we have continuously summed up experiences and put forward some improvement measures for some of the processes and processes. The formed CFRP sheet, whether in appearance or mechanical properties, fully meets the requirements. 3) A new kind of failure criterion is introduced. The criterion is based on the finite fracture mechanics framework to characterize the failure of quasi-brittle materials. The finite distance assumption of crack propagation is assumed to be a structural parameter rather than a material parameter, and its value is determined by the matching condition of energy and stress (strain). On the basis of this criterion, the finite fracture mechanics model of FRP- concrete interface is established. The theoretical limit load value, the finite length of crack propagation and the effective bonding length of interface are obtained by MATLAB programming. Compared with the experimental data, the finite fracture mechanics model is proved to be effective in accurately predicting the bond strength of FRP- concrete interface.
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O346.1;TU528

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本文編號：2287069