CFRP筋-海水海砂混凝土粘结性能研究

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碳纤维复合增强材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)具有优异的力学性能及耐久性能,可以与海水海砂混凝土共同用于海工结构中,完美地解决了海水海砂中氯离子带来的钢筋锈蚀问题,但目前对CFRP筋与海水海砂混凝土之间共同工作时的粘结性能还缺少比较全面的理论研究。本文通过试验、数值模拟、以及理论计算结果对CFRP-海水海砂混凝土粘结性能中的破坏机理、粘结力分布、本构关系、影响因素等进行了系统性分析。首先,进行了短埋式CFRP筋拉拔试验。在试验中记录了拉拔过程中的极限粘结力及滑移值等数据,得到了 CFRP-海水海砂混凝土的粘结滑移曲线,同时观察了试验中出现的若干种试件破坏模式,并结合SEM扫描结果,对几种破坏模式的受力情况加以分析。此外,还采用了正交设计,对CFRP筋-混凝土间粘结强度的影响因素进行了初步分析。其次,建立了有限元模型对CFRP筋-海水海砂混凝土试件的粘结滑移性能及其影响因素进行了研究。建立模型后通过破坏模式及粘结滑移曲线两方面对模型进行了验证,通过模型内单元应力状态的提取分析了粘结滑移过程中的各部分受力状况及粘结力分布;之后通过参数分析,研究了混凝土强度、厚径比、CFRP筋外形等对CFRP筋混凝土极限粘结强度、峰值位移的影响。最后,获得了 CFRP-海水海砂混凝土粘结滑移曲线。通过对试验及有限元结果进行计算拟合,对其本构关系及影响因素变化进行量化分析,获得了粘结应力的分布函数,并提出了用平均应力粗略计算粘结力分布的方法;获得了不同破坏模式下的粘结滑移表达式;最后通过获得的影响因素关系式以及实际的破坏状况,来判断对CFRP筋-混凝土粘结滑移造成影响的各个因素的合理取值范围,为CFRP筋-海水海砂混凝土在工程中的实际应用提供参考。
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