GFRP板條混凝土粘結(jié)性能試驗研究_圖文

1、 本文研究前者,以下簡稱粘結(jié)強度。由于缺少確定粘結(jié)強度的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn),以往粘結(jié)強度試驗研究所用的方法不盡相同,有單剪、雙剪和梁式等方法,本文采用簡單易行的單剪試驗方法研究glass re,P(Gryd,板條與混凝土的抗剪粘結(jié)強度。以前的研究者對FRP板條與混凝土間粘結(jié)性能的研究大多集中于結(jié)構(gòu)加固方面,并進行了大量試驗研究和理論分析,研究的相對比較成熟4J。本文與前述粘結(jié)試驗的主要區(qū)別是粘結(jié)類型多樣化(共有4種和試件制作方式不同(先對FRP板條表面進行處理,然后澆注鮮混凝土,而前述粘結(jié)試驗僅采用膠粘劑將FRP 板條粘結(jié)在成型后的混凝土表面上,這是因為研究的應(yīng)用目的不同。本文通過GFRP板條與36個

2、混凝土試件的單剪試驗,將研究4種GFRP板條表面處理方法(連接方式的粘結(jié)效果,了解各種處理方法的粘結(jié)破壞特征,并分析幾種因素對FRP板與混凝土闖平均粘結(jié)強度的影響。2試驗方案2.1試驗材料GFRP板條的截面尺寸為30×3咖疊,為單向纖維增強板,由Eglass纖維,不飽和聚酯樹脂經(jīng)拉擠成型。按照ASTM D3039對所用GFRP板條的力學(xué)性能進行測試,GFRP板條拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線近似成線性變化,其抗拉強度為605MPa,彈性模量為40GPa。以下未特別說明的環(huán)氧膠均為自配環(huán)氧膠粘劑,其質(zhì)量配合比為環(huán)氧樹脂E44:固化劑DMP30:聚酰胺樹脂=100:5:30。普通混凝土的抗壓強度為5

3、1.76MPa,摻聚丙烯纖維混凝土(體積摻量0,2%的抗壓強度為47.65MPa,其中聚丙烯纖維為國產(chǎn)改性聚丙烯纖維。2.2試件設(shè)計GFRP板條一混凝土塊粘結(jié)性能單剪試件是將經(jīng)過表面處理后的GFRP板條放置在木模底板預(yù)留槽(槽深等于GFRP板條厚度中,然后澆注鮮混凝土成型,如圖l所示,試件尺寸及表面處理區(qū)見圖2?？紤]到實際工程施工的可能性和方便性,災(zāi)中GFRP板條表面處理采用的方法有:粘砂法、涂環(huán)氧膠法、粘剪力鍵法及粘剪力鍵和砂粒的綜合法,處理后的GFRP板條見圖3所示,各方法的具體操作步驟如下: 圖3GFl爐板條表面處理1粘砂法根據(jù)文獻吲中的方法,利用環(huán)氧膠粘劑將粒徑為510mm的砂粒粘結(jié)在

4、GFRP板條上,砂粒覆蓋率在35%一45%內(nèi)(可獲得最佳的粘結(jié)效果。首先用砂紙對GFRP板條表面進行打磨處理,然后用一工業(yè)建筑2006年增刊85 圖4試驗裝置示意圖3.1破壞特征4種表面處理方法33個試件中典型的GFFJ'板條與混凝土粘結(jié)破壞特征及其分類(AF如圖5所示,各破壞特征的詳細(xì)描述見表2。表2破壞特征描述 8粘砂法s.2試件破壞特征A b涂環(huán)氧膠法B一1試件破壞特征Bc涂環(huán)氧膠法B-2試件破壞特征Cd粘剪力鍵法d粘剪力鍵附加布法f綜合法SK一1試件SK一2試件co-l試件破壞特征D破壞特征E破壞特征F 圖5典型的cFR板條與混凝土粘結(jié)破壞特性殷其分類3.2試驗結(jié)果分析12組3

5、6個單剪試件的試驗結(jié)果匯總?cè)绫?所示,可見:1Gn口板條表面未采取任何處理措施的G一1試件的粘結(jié)強度非常低,而采取4種處理方法的試件均獲得較高的平均粘結(jié)強度;2粘砂法、涂環(huán)氧膠法和綜合法由于具有施工方便、可作用于整個組合面及平均粘結(jié)強度較高(>2.9 MPa,與國外類似處理方法所測值相近6叫,而組合梁/板中組合界面的剪應(yīng)力一般<1MPa7圳等優(yōu)點可作為有效的組合界面抗剪連接措施;工業(yè)建筑2006年增刊87 GFRP板條-混凝土粘結(jié)性能試驗研究 作者: 作者單位: 王言磊, 郝慶多, 歐進萍 哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院,哈爾濱,150090 相似文獻(5條 1.學(xué)位論文 李蓓 內(nèi)嵌加

6、固時CFRP板條與混凝土粘結(jié)性能的研究 2006 表層嵌入式(NSM,簡稱內(nèi)嵌加固法是纖維增強復(fù)合材料(FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的一種新的應(yīng)用形式.它不僅保留了外貼加固法的優(yōu)點,還具有更好 的粘結(jié),抗碾壓和耐火性能,因而可以更充分利用FRP材料的高強度,更有效地用于橋面板等負(fù)彎矩區(qū)域加固.近年來,內(nèi)嵌加固法在國外的研究與應(yīng)用 逐漸增多,但在我國還只是處于起步階段.本文對內(nèi)嵌CFRP板條加固混凝土結(jié)構(gòu)時界面粘結(jié)性能進行了試驗研究和理論分析,具體研究內(nèi)容如下: 本文進行了內(nèi)嵌加固時CFRP板條與混凝土界面粘結(jié)性能的試驗研究.詳細(xì)描述了內(nèi)嵌CFRP板條混凝土C型試件的拉拔試驗過程及試驗結(jié)果,總結(jié)了四種典

7、 型的破壞形式.根據(jù)試驗結(jié)果總結(jié)分析了粘結(jié)長度,開槽尺寸,粘結(jié)材料類型和混凝土強度等級對其粘結(jié)性能的影響. 本文分析研究了內(nèi)嵌 CFRP板條加固混凝土結(jié)構(gòu)時,其界面粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系中的兩個特征值即粘結(jié)強度<,u>和與之相對應(yīng)的滑移值S<,u>的計算方法.建立了粘結(jié)材料為環(huán) 氧樹脂和環(huán)氧砂漿的試件破壞界面的兩段式粘結(jié)-滑移本構(gòu)關(guān)系.根據(jù)本文的粘結(jié)一滑移本構(gòu)關(guān)系,利用ANSYS通用程序?qū)υ嚰M行了非線性有限元分析 ,以模擬拉拔試驗的全過程,分析結(jié)果與試驗結(jié)果吻合較好. 2.期刊論文 周朝陽.胡志海.賀學(xué)軍.李蓓.ZHOU Chao-yang.HU Zhi-hai.HE Xu

8、e-jun.LI Bei 內(nèi)嵌式碳纖維板條與 混凝土粘結(jié)性能的拉拔實驗 -中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版2007,38(2 采用新型的C型試塊進行直接拉拔實驗,研究碳纖維板條粘結(jié)長度,混凝土強度等級和嵌槽尺寸對界面粘結(jié)性能(包括破壞形式的影響.研究表明:極 限載荷隨粘結(jié)長度,混凝土的強度等級和嵌槽尺寸的增大而增大,其中粘結(jié)長度的影響最大,混凝土強度等級的影響最小.根據(jù)實驗測得試塊加載端與自由 端的荷載和滑移之間的關(guān)系曲線,通過計算分析,提出相應(yīng)的局部粘結(jié)-滑移本構(gòu)模型. 3.期刊論文 李榮.滕錦光.岳清瑞.Li Rong.Teng Jinguang.Yue Qingrui 嵌入式CFRP板條-混凝土

9、界面粘結(jié)性能的 試驗研究 -工業(yè)建筑2005,35(8 嵌入式(NSM加固法是FRP材料加固混凝土結(jié)構(gòu)的一種新的應(yīng)用形式.通過CFRP板條嵌入混凝土試塊的界面單剪試驗,研究粘結(jié)長度對界面粘結(jié)性能的 影響.根據(jù)實測應(yīng)變分布,得到沿粘結(jié)長度界面粘結(jié)應(yīng)力分布,并通過計算分析,對局部粘結(jié)滑移關(guān)系進行了初步探討. 4.學(xué)位論文 胡志海 內(nèi)嵌式纖維板條-混凝土粘結(jié)本構(gòu)模型及其應(yīng)用研究 2007 表層嵌入式 (NSM,簡稱內(nèi)嵌碳纖維板條(CFRP加固技術(shù)是采用CFRP加固混凝土構(gòu)件的一種新的應(yīng)用形式.內(nèi)嵌加固法不僅保留了外貼加固法的優(yōu) 點,還具有粘結(jié)和耐火性能較好,便于橋面板等負(fù)彎矩區(qū)域加固等明顯的技術(shù)優(yōu)勢

10、.為了解內(nèi)嵌式碳纖維板條一混凝土界面的粘結(jié)性能,本文采用新型 的C型試塊進行直接拉拔試驗,這種試件可有效降低常規(guī)矩形試塊拉拔試驗中存在的偏心影響.通過試驗研究和理論分析,提出了相應(yīng)的局部粘結(jié)一滑移 本構(gòu)關(guān)系模型,并用之于內(nèi)嵌加固梁的非線性分析,取得以下主要成果. 1.試驗研究:本次試驗共設(shè)計制作了24個C型試塊,通過試驗,研究了 碳纖維板條粘結(jié)長度,粘結(jié)劑類型,混凝土強度等級和嵌槽尺寸對界面粘結(jié)性能(包括破壞形式的影響,結(jié)果表明極限荷載隨粘結(jié)長度,混凝土的強度 等級和嵌槽尺寸的增大而增大,其中粘結(jié)長度的影響最大,混凝土強度等級的影響最小. 2.理論分析:根據(jù)試驗數(shù)據(jù)的分析,求出局部粘結(jié)滑移 本

11、構(gòu)關(guān)系的特征值;基于已有的理論模型確定了相應(yīng)的本構(gòu)方程.比較表明,理論模型與試驗結(jié)果吻合良好. 3.加固梁的非線性分析:根據(jù)前面 獲得的碳纖維板條與混凝土粘結(jié)本構(gòu)方程,采用ANSYS有限元分析軟件,對所在課題組的內(nèi)嵌加固試驗梁進行了受力全過程有限元分析.分析結(jié)果,證明 了本試驗研究得到的粘結(jié)本構(gòu)關(guān)系的適用性. 5.學(xué)位論文 汪昕 嵌入式碳纖維板條增強混凝土梁受彎與受剪承載力研究 2006 近年來,FRP材料的研究和應(yīng)用已經(jīng)成為國際土木工程界的熱點.除了外貼加固以外,開發(fā)FRP材料更新的應(yīng)用途徑成為國際上廣為關(guān)注的問題.嵌 入式(Near-Surface Mounted,簡稱NSM板條(也稱&q

12、uot;筋"加固法便是其中有代表性的一種,它作為FRP加固的一種有效的補充形式,正越來越多的受到 關(guān)注.國內(nèi)該加固方法的研究尚處于起步階段,還沒有實際工程應(yīng)用.國外,嵌入式方法已經(jīng)應(yīng)用于許多工程加固中,并取得了良好的效果,并且開展 了相應(yīng)的嵌入式增強構(gòu)件承載力的研究工作.目前大部分試驗研究內(nèi)容集中在材料粘結(jié)性能和梁抗彎承載力方面.嵌入式增強梁抗剪承載力研究較少. 本文在此基礎(chǔ)上針對以往研究的成果和不足,重點研究以下內(nèi)容并取得了相應(yīng)的成果. 1本次試驗重點研究混凝土梁抗剪承載力試驗.以往的抗 剪試驗側(cè)重相同嵌入形式下,各承載力影響因素的分析.本文則通過采用不同嵌入方式進行對比,尋求最有

13、效的嵌入形式,如條形嵌入,棱形嵌入和槽 形嵌入.試驗表明棱形嵌入承載力增強效果最好. 2對于抗彎承載力增強試驗研究.不考慮錨固長度以及其他參數(shù)對承載力的影響,而是保證嵌 入板條錨固長度的前提下嘗試采用不同位置的嵌入,如梁底嵌入,梁側(cè)嵌入.分析不同部位嵌入對承載力提高的影響.試驗結(jié)果表明梁側(cè)嵌入是一種有 效的補充形式. 3對試驗梁的極限承載力,剛度,裂縫開展和分布以及箍筋,縱筋和FRP板條的應(yīng)變等情況進行綜合研究分析.通過與控制梁的對 比,分析嵌入式增強梁的在上述方面的自身特點,為后期的理論分析提供參考和依據(jù). 4在試驗結(jié)果分析的基礎(chǔ)上,對嵌入式FRP板條承載力進行 理論分析和承載力提高計算.在試驗總結(jié)和理論分析基礎(chǔ)上提出抗剪和抗彎承載力