基于斷裂力學的鋼筋、FRP與混凝土界面力學特性研究.pdf

1、隨著混凝土錨固與加固技術的推廣和應用，補強材料與混凝土界面粘結問題逐漸引起了國內(nèi)外學者們的普遍關注。本論文采用斷裂力學方法研究鋼筋、FRP(纖維增強復合材料)與混凝土界面力學特性，主要針對鋼筋-砂漿-混凝土三相介質(zhì)錨固體和CFRP(碳纖維增強復合材料)布加固混凝土彎曲梁兩個問題，分別進行研究。具體工作如下： (1)首先提出了一個計算混凝土等效斷裂韌度的解析模型。利用該模型，只要測得混凝土的彈性模量和抗折強度，就可以計算臨界等效裂

2、縫長度和極限荷載，進而求得混凝土等效斷裂韌度，在此基礎上研究了等效斷裂韌度的尺寸效應。 (2)針對少筋混凝土三點彎曲切口梁斷裂問題，采用虛擬裂縫模型以及鋼筋與混凝土界面變形協(xié)調(diào)條件提出了計算極限荷載的解析方法，考慮了鋼筋不屈服界面發(fā)生粘結滑移和鋼筋屈服界面不發(fā)生粘結滑移兩種情況。結果表明，加載過程中荷載將出現(xiàn)兩個峰值，而對于鋼筋發(fā)生屈服的情況，第二個峰值對應的是鋼筋剛剛發(fā)生屈服時的荷載，該種情況下兩峰值的計算結果得到了試驗驗證。

3、因此采用該解析模型，只要測得混凝土的抗折強度、彈性模量以及鋼筋的屈服強度，就可以計算不同縫高比的鋼筋混凝土少筋梁在鋼筋發(fā)生屈服時的承載力。 (3)針對鋼筋-砂漿-混凝土三相介質(zhì)錨固體發(fā)生界面粘結破壞的情況，根據(jù)界面變形協(xié)調(diào)條件和砂漿層的剪切變形協(xié)調(diào)條件得到了砂漿層剪應力沿砂漿層厚度方向的分布，以及鋼筋拉應力和兩界面剪應力的表達式。根據(jù)兩界面粘結強度、鋼筋直徑和砂漿層厚度判斷了兩界面發(fā)生粘結破壞的可能性；針對鋼筋與砂漿界面發(fā)生粘結

4、破壞和兩界面均發(fā)生粘結破壞兩種情況下的鋼筋極限抗拔力進行研究。將界面粘結破壞過程作為剪切裂縫擴展，對錨固體不同邊界約束條件下裂縫在鋼筋加載端界面和自由端界面出現(xiàn)的可能性和先后順序進行判斷，建立了拔出荷載和裂縫長度的關系，并通過極值理論求得極限荷載和對應的臨界裂縫長度。并研究了鋼筋錨固長度、混凝土剛度、砂漿層厚度以及界面參數(shù)對計算結果的影響。 (4)當錨固體破壞型式為砂漿層剪切破壞時，根據(jù)界面變形協(xié)調(diào)條件和砂漿層剪切變形協(xié)調(diào)條件，

5、得到了鋼筋拉應力和砂漿層剪應力的表達式。針對錨固體不同邊界約束條件下砂漿層剪切裂縫在鋼筋加載端和自由端出現(xiàn)的可能性和先后順序進行判斷，建立了荷載和剪切裂縫長度之間的關系，進而利用極值理論求得極限荷載和對應的臨界裂縫長度。參數(shù)研究中分析了鋼筋錨固長度、混凝土剛度、砂漿剪切模量和剪切斷裂能對計算結果的影響。 (5)針對錨固體中混凝土錐形破壞和界面粘結破壞均發(fā)生的情況提出了一個解析方法，研究了兩種破壞之間的影響以及兩種破壞出現(xiàn)的可能性

6、和先后順序，分析了不同錨固長度、混凝土剛度、砂漿層厚度和混凝土抗拉強度對錨固體破壞型式的影響。 (6)作為問題的一個推廣，還針對錨筋從灌注于鋼管內(nèi)的砂漿中拔出問題，利用錨筋與砂漿界面的變形協(xié)調(diào)條件和砂漿層剪切變形協(xié)調(diào)條件提出了一個計算錨筋極限抗拔力的解析模型，并得到了試驗驗證。因此，只需確定錨筋與砂漿界面的四個特征參數(shù)，并結合錨筋、砂漿和鋼管的彈性模量，就可以計算相同結構型式不同尺寸錨固體中錨筋的極限抗拔力。 (7)針對