【摘 要】
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疲劳荷载是桥梁及混凝土重力式平台面临的艰巨挑战之一。结构往往由于疲劳荷载的作用而过早地失效。FRP加固技术可以快速修复受损的结构,并且具有抵抗强腐蚀的优势。但FRP的加固效果取决于FRP-混凝土界面的粘结性能。目前,FRP-混凝土界面的研究以静态荷载为主。而疲劳荷载下FRP-混凝土界面的研究主要集中在试验研究,数值模拟研究较少,且试验研究具有周期长、成本高、工作量大的缺陷。因此,急需提出能够准确模
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疲劳荷载是桥梁及混凝土重力式平台面临的艰巨挑战之一。结构往往由于疲劳荷载的作用而过早地失效。FRP加固技术可以快速修复受损的结构,并且具有抵抗强腐蚀的优势。但FRP的加固效果取决于FRP-混凝土界面的粘结性能。目前,FRP-混凝土界面的研究以静态荷载为主。而疲劳荷载下FRP-混凝土界面的研究主要集中在试验研究,数值模拟研究较少,且试验研究具有周期长、成本高、工作量大的缺陷。因此,急需提出能够准确模拟疲劳荷载下FRP-混凝土界面剥离的数值模型。本文首先基于对已有的单调荷载下界面粘结滑移关系充分了解的基础上,建立了疲劳荷载下FRP-混凝土界面粘结滑移模型,并通过UEL（ABAQUS Userdefined Elements,UEL）子程序将该模型编写为一个新的界面单元。使用该界面单元建立的FRP-混凝土界面剥离模型,相较于现有的模型,具有预测结果更准确、计算速度快、可移植性强的优势。为了进一步研究界面剥离的机理,本文基于能量最小化原理建立了FRP-混凝土界面的相场模型,并借助UEL及UMAT（ABAQUS User-defined Mechanical Material Behavior,UMAT）子程序对模型进行求解。通过与大量的试验结果进行对比发现,本文所建立的相场模型预测结果准确;与传统的CDP（混凝土塑性损伤模型）方法相比,该模型无需对混凝土拉、压本构进行建模,只需输入断裂能便可模拟界面力学行为。通过本文所建立的两个模型,一方面可以准确的预测界面刚度,另一方面可以充分的认识界面剥离破坏的机理;为FRP-混凝土界面剥离研究提供了有效手段。本文的主要创新点有:（1）建立了疲劳荷载下FRP-混凝土界面剥离的本构模型。使用该模型编写了一种新的UEL界面单元,该单元能够准确预测界面疲劳刚度损伤且能够模拟任意材料界面的断裂。通过与大量试验进行对比,校准并验证了该界面单元的准确性。（2）基于能量最小化原理,通过对相场及位移场变分,建立了能够模拟结构断裂的相场模型。借助UEL及UMAT子程序求解相场模型。将混凝土拉伸断裂能引入相场模型,同时将三维FRP-混凝土模型转化为二维。建立了FRP-混凝土界面相场模型。对相场模型的相关参数进行了分析,得到能够准确模拟FRP-混凝土界面力学行为的相场模型。
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