混凝土/FRP粘接界面损伤发展、脱粘失效及其控制参数研究

In the EB-FRP or NSM-FRP strengthen technique,the load transfer mechanism between the reinforcement and the substrate material plays a crucial role in the reinforcement design. Bond-slip curves directly calculated from test results using strain gauge bonded on FRP plate (sheet) are usually significantly discrete due to brittleness and nonlinearity of local fractures,random distribution of discrete cracks and aggregates in concrete,as well as irregularity in adhesive layer.At the same time, an uinified formula expression of the key parameters such as effective bond length and debonding failure load from model test have not get until now，the interface constitutive model have not been proved by test.By use of improved test model and image correlation(DIC) measurements technique, the whole process of mornitoring the local slip ,crack propagation process for test model will be get ,the correlation analysis will be carry out to predict damage development process.The cohesive interface constitutive model for FRP-substrate interface based on nonlinear constinuous media will be deduced,the model include the influence of different bond length and bond width of FRP to substrate on bond strength,ultimate load and interfacial fracture energy; The numerical caculation subroutine of damage interface will be incorporate with ansys ,it's effectiveness will be proved by actual FRP stengthen RC beam.Furthermore, the hot-wet cyclic spectrum will be compiled,effect on durability of interface between FRP and concrete in hot-wet enviroment will be studied,the research results will be as a scientific foundation for FRP reinforcement design and new composite structure used in Jiangxi Province enviroment.

在外贴和表层嵌入FRP的加固技术中，加强材料（FRP板或布）和混凝土基体之间的界面力学传递机理，是加固设计的关键。胶层的非均匀性、骨料和加载后界面裂缝的随机和离散性、界面脱层与局部开裂的非线性脆性特点，采用在FRP表面贴应变片的常规测试技术，测试和计算得到的粘接-滑移曲线离散和波动较大，关键的控制参数如有效粘接长度、脱粘失效荷载等无统一算法，已有界面本构模型缺乏实验基础。项目通过改进的试件设计及基于数字图像相关（DIC）技术对受载试件进行全过程监测，相关分析预测界面局部滑移、损伤及裂缝传播规律；基于非线性连续介质力学，建立涉及FRP宽度、厚度对有效粘接长度、粘接强度界面断裂能以及尺寸效应的界面内聚型本构模型；编制界面损伤子程序，进行数值计算，利用RC梁实验验证模型的有效性。结合江西地域特点，编制湿热环境谱，研究湿热环境对界面损伤失效的影响，为RC加固和新组合结构设计的安全性和耐久性奠定基础

在外贴和表层嵌入FRP增强系统。增强材料（FRP板或布）和混凝土之间的荷载传递机理在加固设计中起重要作用，对加固技术的有效性和耐久性有重要影响。在粘贴加固中，由于胶层材料、界面骨料、加载过程界面破坏模式的多样性与复杂性，界面脱粘与混凝土局部开裂的耦合使这类界面失效问题具有多控制参量和非线性特点。本项目对两类加固方式中界面失效与破坏规律进行系统总结的基础上，为了提高实验研究的精度，自行设计了粘接系统界面失效的夹具和加载装置，该系统获得国家专利；利用实验结果定量研究加固系统界面失效荷载与FRP粘贴长度、界面材料力学特性及几何特性之间的关系；利用改进的加载系统与数字图像相关方法与常规的电测方法结合，测试界面FRP-混凝土之间的粘结滑移，分析提取界面本构关系；实验研究湿热环境对FRP加固后界面特性的影响，考虑不同温度与湿度循环模拟实际界面影响参量对界面失效的环境控制因素。采用线性弹性断裂力学研究了界面失效过程与控制参量之间的关系，分析中考虑了三维有限元模拟得到的界面断裂能与极限剪应力与界面材料特性的关系，得到了一个偏于安全的估算方法；通过修正的界面断裂能,结合界面断裂能的经典解可以较好地预测界面失效荷载，提高界面失效极限荷载的预测精度;以剪切试验中的几何参数与粘结材料的力学性能作为自变量，以试验中得到的界面粘结强度为因变量，提出了两种不同参数为独立变量方法回归方法，得到了非线性方程，提出了长度效应系数与宽度效应系数的概念,多变量表达可以给出界面极限荷载的精确预测且不需要用所谓有效长度的概念。研究了湿热环境下，界面承载力的衰减特性；利用有限断裂力学方法分析了界面失效荷载,这些相关工作将在近期发表。