不同断裂模式下frp-混凝土界面的粘结性能的研究

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1、INVESTIGATIONoNBONDINGPERFoRMANCEoFFRP．CoNCRETEINTERFACEUNDERDIFFERENTFRACTUREMODESAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYANFeng．chenSupervisedbyProfessorCAOShuang-yinandAssociateProfessorPANJin-longCollegeofCivilEngineeringSoutheastU

2、niversity‘May2010东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一‘同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：皇墨鳘毽Et使用授权的说明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电

3、子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：耋峨导师签名：日摘要不同断裂模式下FRP-混凝土界面的粘结性能的研究摘要近几十年来，由于纤维复合材料(FibreReinforeedPloymer,FRP)质强比较小、施工方便以及造价低廉，该材料在土木工程加固行业的应用日益广泛。而正是由于FRP片材在土木工程中应用的日益增多和FRP．混凝土界面过早的发牛脆性剥离破坏，FRP．混凝土界面各种剥离模式亟需广大科研工

4、作者进一步的研究和探讨。但是，由于Fl冲．混凝土界面的极限剥离承载力与荷载加载角有着复杂的关系，该领域的研究工作到目前为止尚难有长足的进步。鉴于此，本文将采用理论研究、试验研究和数值模拟等手段，来系统的研究和探讨FRP．混凝土界而在不同断裂模式下的剥离机理，其主要研究内容和成果列举如下：>基于三点弯的试验模型，根据外力对双材料界面试件所做的功等于界面断裂能和界面面积的乘积这一假设，推导了FRP．混凝土双材料界面I型剥离断裂能的表达式；除此之外，通过加载三点弯试件的试验方法，来考察FRP．混凝土界面I型剥离的粘结性能，并与前人所做过的FRP．混凝

5、士双材料界面的三点弯曲梁和混凝十材料的三点弯曲梁的相关试验数据，进行了相应的对比。>FRP．混凝土界面的II型剥离极限承载力，应该由粘结区域的粘结力和已剥离区域的摩擦力两部分组成。关于粘结区域粘结力的研究，拟分别从线性断裂力学和非线性断裂力学的角度，来研究FRP．混凝土界面的粘结性能，并采用非线性断裂力学方法所得的表达式求得界面的断裂能GII．b。除此之外，通过具有不同粘结长度的不同构件的对比计算，可得出如下结论：双材料界面在已剥离区域的界面摩擦应力基本相同。>关于FRP。混凝土界面I．II复合型极限剥离承载力的研究，主要是基于线弹性的基本假设

6、，采用材料力学中关于轴拉和弯曲公式，分别求得界面I型和II型剥离承载力以及断裂能，并用叠加原理将其力学响应叠加，即可得到双材料界面的I．II复合型的力学响相应。除此之外，采用在FlIP．混凝土双材料界面试件的Il型加载试验装置基础上，添加一水平顶杆使得双材料界面构件的FRP自由端加载时可产生偏离(即在其极限荷载中产生I型荷载的组分)的试验装置，对FRP．混凝土双材料界面试件在I．II复合型荷载作用下的断裂性能进行了相应的试验研究。>采用ABAQUS中的扩展有限元法(eXtendedFiniteElementMethod，XFEM)方法有效的模拟

7、了FRP．混凝土界面在不同加载模式下的断裂行为，通过将界面的断裂能和最大应力作为材料性能的基本参数，来计算FRP．混凝土界面的极限剥离承载力。关键词：FRP．混凝土界面，I型破坏，II型破坏，I．II复合型破坏，扩展有限元法lNVESTIGATIONONBONDINGPERFoRMANCEOFFRP．CONCRETEINTERFACEUNDERDIFFERENTFRACTUREMoDESABSTRACTInrecentdecades，givensuchadvantagesaslowweightcomparedtostrength，simplen

8、essofconstructionandlowcostforapplicationintheretrofittingengineering．Fibre