内嵌锚具夹持CFRP板与混凝土黏结锚固性能试验研究
近年来，受环境、灾害和功能改变等的影响，基础设施的加固和维修成为土木工程结构领域的一个研究热点。作为一种新型结构加固材料，纤维增强复合材料(Fibre Reinforced Polymer，FRP)凭借其质量轻、强度高、耐腐蚀性好和易于施工等特点备受关注，FRP加固技术也被大量应用于工程实践。FRP用于混凝土结构抗弯加固的一种具体形式为在梁的保护层沿梁长开槽，然后使用黏结剂把FRP板材嵌入凹槽(Near-SurfaceMounted，NSM，内嵌法)，这种加固方法的基础和关键即是FRP与混凝土的黏结性能，然而此种黏结剂嵌入CFRP板的方法存在缺点和不足，尚不成熟。 本文设计了性能可靠的锚具，使用单面剪切试验法，分别对黏结剂内嵌CFRP板试件、锚具夹持CFRP板试件和复合锚固试件与混凝土的黏结锚固性能进行了试验研究，试验变量有混凝土强度、锚具直径、锚具数量和锚具间距等，主要内容包括： (1)对设计的锚具进行了压力测试，建立了扭矩与压力的关系；对单个锚具进行了拉拔力测试，建立了单个锚具夹持CFRP板与混凝土的锚固承载力计算公式。 (2)研究了混凝土强度等级对普通内嵌CFRP板与混凝土的黏结性能影响，发现混凝土强度的提高会使试件的极限承载力和刚度提高，破坏形态由黏结剂-CFRP板界面的剥离破坏变为板材拉断破坏；通过应变分析和黏结滑移关系发现局部黏结应力达到极限而产生剥离，并持续向自由端传递，直到全部剥离或者达到CFRP板的抗拉强度，然后建立黏结滑移模型。 (3)研究了内嵌锚具夹持CFRP板与混凝土的锚固性能，发现破坏形态为锚具齿板与CFRP板条的相对滑移破坏和CFRP板拉断破坏，锚具的锚固性能不受混凝土强度等级和锚具间距的影响，在螺栓可承受的扭矩范围内增大螺栓扭矩、增大锚具数量和使用更大尺寸的锚具，都可获得更好的锚固性能，由试验结果提出了锚固承载力公式，然后建立锚固滑移模型。 (4)预测同时使用黏结剂和锚固的内嵌CFRP板混凝土试件的单剪试验的极限荷载并完成试验，发现混凝土强度提高和锚具尺寸增大可提高极限荷载，主要破坏形态是CFRP板拉断破坏；由应变分析和黏结滑移关系发现，从加载端到自由端，黏结剂发生剥离破坏，锚具发生滑移破坏，然后建立黏结滑移模型。 (5)比较3种表层嵌贴CFRP板的混凝土加固方法，并对极限荷载、应力滑移模型和施工设计难度对比分析，发现锚具的锚固性能可靠，使用锚具夹持试件的应力滑移模型简洁准确且施工设计难度较小。
结构加固;内嵌CFRP板;锚固性能;黏结-滑移关系
华北水利水电大学
硕士
土木工程
曲福来
2020
中文
TU37
2020-12-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）