FRP-混凝土界面剥离控制机理及其对结构加固性能二次提升研究

The use of externally bonded fiber-reinforced polymer is currently one of the most popular techniques for the rehabilitation of concrete structures. However, the efficacy of this technique is limited by the relatively weak adhesive interface it provides, which often causes premature debonding of the FRP materials from the concrete substrate and thus has definitely hindered the rapid application of the technique. This problem can be effectively overcome by two newly developed bond enhancement methods which are the scientific preparation of the concrete substrate and the installation of mechanical fasteners on the FRP plate to augment the bond. This proposed research project will investigate the couple effects of the surface preparation and the additioanl use of mechanical fasteners on the interfacial bond behavious, aiming to significantly restrain the debonding of FRP and thus increase the ductility of FRP strengthened RC structures. The direct deliverables of the project will include identification and modeling of the bond-slip relationship, the effective bond length, and the bond capacity of the FRP-concrete interface under the two above debonding control measurements, which will together form the basis for a comprehensive understanding and evaluation of its bond properties. Finally, a series of experimental studies on FRP strengthened RC beams in flexure and shear will be carried out respectively and hence a design methodology for secondary lift performances of FRP strengthened RC structures in consideration of both load capacity and ductility will be developed.

外贴FRP增强混凝土结构性能的方法是目前最受青睐的结构加固修复技术之一。FRP与混凝土界面粘结性能是外贴FRP加固混凝土结构技术的关键和核心问题。FRP与混凝土界面的剥离问题，降低了纤维复合材料的利用效率，阻碍了这种新型材料在结构加固中的推广应用。本项目采用内外结合的方法，在对混凝土基底表面进行优化处理的基础上，通过科学地布置复合式机械锚固装置和调整其对FRP-混凝土剥离破裂面的正向压应力，系统地研究双重剥离控制机制作用下FRP-混凝土的界面粘结性能，建立表征粘结特性的粘结滑移关系、有效粘结长度和粘结强度模型，以科学地控制FRP的剥离和最大程度地解决FRP加固混凝土结构界面剥离问题,实现FRP加固混凝土结构的延性设计；最后通过对内外剥离控制机制作用下的FRP弯剪加固混凝土结构体系的试验和理论研究，建立以强度与延性为控制指标的FRP加固混凝土结构性能二次提升的设计方法。

外贴FRP 增强混凝土结构性能的方法是目前最受青睐的结构加固修复技术之一。FRP 与混凝土界面粘结性能是外贴FRP 加固混凝土结构技术的关键和核心问题。FRP 与混凝土界面的剥离问题，降低了纤维复合材料的利用效率，阻碍了这种新型材料在结构加固中的推广应用。本项目采用内外结合的方法，在对混凝土基底表面进行优化处理的基础上，通过科学地布置复合式机械锚固装置和调整其对FRP-混凝土剥离破裂面的正向压应力，系统地研究了双重剥离控制机制作用下FRP-混凝土的界面粘结性能，建立了表征粘结特性的粘结强度和粘结滑移关系模型，控制了FRP 的剥离和最大程度地解决FRP 加固混凝土结构界面剥离问题，实现FRP 加固混凝土结构的延性设计；最后通过对内外剥离控制机制作用下的FRP 弯剪加固混凝土结构体系的试验和理论研究，建立了以强度与延性为控制指标的FRP 加固混凝土结构性能二次提升的设计方法，取得如下研究成果：.(1) 研究并揭示了混凝土基地表面处理方式对FRP-混凝土界面粘结性能的影响规律及增强机理；基于单面剪切试验结果，建立了不同表面处理下FRP-混凝土界面粘结滑移关系模型和界面粘结强度模型。.(2) 优化设计复合式机械锚固装置，进行了机械锚固下FRP-混凝土界面剪切试验，建立了复合式机械锚固装置控制下的FRP-混凝土界面粘结滑移关系模型和界面粘结承载力模型，揭示了机械锚固装置对FRP界面剥离的抑制机理。.(3) 发明了新型延性端部机械锚固装置，进行了端部机械锚固下FRP-混凝土界面剪切试验，揭示了端部机械锚固装置对界面粘结性能与延性的提升机理。.(4) 进行了中部与端部机械锚固下的 FRP 加固混凝土梁弯剪性能试验研究，建立了兼顾延性和受弯承载力的FRP 抗弯与抗剪加固混凝土梁的设计方法。.(5) 发表了SCI论文14篇，授权发明专利2项，授权实用新型专利2项；培养硕士研究生5名（3名毕业，2名在读）。