底部锚固限制抗弯加固构件混凝土保护层剥离的理论与应用研究

Debonding is a commonly faced problem when strengthening the existing RC structures. Anchorage system has been proved to efficiently prevent or postpone the debonding from occurring. Whereas the relevant research in this field is still in its initial stage with insufficient knowledge on the fundamental mechanism，critical parameters and anchorage manipulation. This project intends to clarify the effect of bottom anchorage system on concrete cover separation of flexural strengthened RC members. Firstly the experimental studies of anchorage pull-out test with and without pre-stress, artificial tooth test of strengthened RC element and strengthened member tests with bottom anchorage will be carried out the investigate the efficiency and mechanism of anchorage system. Secondly, based on the experimental observations and current models for concrete cover separation of flexural strengthened RC beams without anchorage, the accurate and reliable mechanical model with bottom anchorages can be built up. Finally, parametric studies will be conducted to distinct the efficiencies and sensitivities of related parameters of strengthened RC members with bottom anchorages. The research content of this project is a key "step-forward" of the current research on anchorage systems. The project achievements will afford theoretical bases and experimental evidences to the engineering applications and specifications, which solve the practical problems.

既有桥梁及建筑结构的加固技术普遍存在着受力时的界面脆性剥离问题。锚固方法可以有效的限制界面剥离的发生和发展，但现有的锚固研究主要集中在限制中部剥离和端部剥离破坏，而对防止混凝土保护层剥离的锚固方法的研究还很缺乏，相关锚固力学机理、关键作用参数等尚不明确。本项目首先通过预应力、非预应力锚固拉拔试验、锚固加固梁"人造齿"单元试验以及锚固加固梁构件试验探索研究底部植入锚栓对限制抗弯加固梁混凝土保护层剥离的作用效果和力学机理；然后基于现有的无锚固的抗弯加固梁混凝土保护层剥离破坏的力学模型，通过力学解析和试验分析，建立准确、稳定的底部锚固加固梁的力学计算模型；最后基于该模型通过参数分析法明确底部锚固各参数对混凝土保护层剥离强度的作用效果的敏感性和有效性，并针对底部锚固法进行参数优化。研究成果为底部锚固技术的工程应用和规范制定提供理论基础和试验依据，解决所面临的实际问题。

既有桥梁及建筑结构的加固技术普遍存在着受力时的界面脆性剥离问题。锚固方法可以有效的限制界面剥离的发生和发展，但现有的锚固研究主要集中在限制中部剥离和端部剥离破坏，而对防止混凝土保护层剥离的锚固方法的研究还很缺乏，相关锚固力学机理、关键作用参数锚固后加固构件长期性能等关键问题尚不明确。本项目首先通过预应力、非预应力锚固拉拔、剪切试验、锚固加固梁“人造齿”单元试验以及锚固加固梁构件试验探索研究底部植入锚栓锚固和侧面U型箍锚固对限制抗弯加固梁剥离破坏的作用效果和力学机理；然后基于现有的无锚固的抗弯加固梁剥离强度的力学模型，通过力学解析和试验分析，建立准确、稳定的一般大气环境下锚固加固梁的力学计算模型，并针对锚固方法和技术进行参数优化；最后研究了在环境和荷载单一或耦合作用下采用锚杆锚固和U型箍锚固的加固混凝土梁、柱构件的长期性能时变机理，基于一般大气环境下的力学模型，建立了与环境、荷载、时间相关的锚固加固混凝土构件长期性能预测模型，并验证了模型的准确性和可靠性。研究成果为锚固技术的工程应用和规范制定提供理论基础和试验依据，解决所面临的实际问题。