基于CZM的FRP筋混凝土界面粘結(jié)性能有限元分析.pdf

1、由于FRP筋具有強度高、耐腐蝕性強的特點，因此被廣泛應用于土木工程中。在使用過程中，F(xiàn)RP筋混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相同，二者都需要確保界面具有足夠的粘結(jié)強度，從而不發(fā)生滑移破壞。國內(nèi)外學者通過對FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)進行試驗，最終獲得多種形式的粘結(jié)滑移本構(gòu)模型。然而，由于理論研究和試驗條件的局限性，現(xiàn)有試驗僅限于得到試件的極限拉拔力和平均粘結(jié)強度；對于現(xiàn)有的數(shù)值計算，通常將不同材料的公共節(jié)點進行耦合或利用彈簧單元來模擬界面的失效破壞。然

2、而，無論是試驗研究還是數(shù)值計算均無法對FRP筋混凝土界面滑移破壞的全過程進行合理的分析與描述。以斷裂力學為理論基礎(chǔ)的內(nèi)聚力模型(Cohesive Zone Model)，通過界面粘結(jié)強度和斷裂能，可恰當?shù)胤磻缑嬲辰Y(jié)及分離的脆性過程。本文將以CZM模型為基礎(chǔ)，用內(nèi)聚力界面單元模擬 FRP筋混凝土界面的粘結(jié)滑移破壞過程。不僅可以對界面的粘結(jié)強度加以驗證，而且可以得到FRP筋混凝土界面粘結(jié)應力分布情況以及變化過程。
　　本研究主要內(nèi)容

3、包括：⑴對FRP筋混凝土界面粘結(jié)性能理論進行研究。提出用于理論分析和數(shù)值計算的FRP筋混凝土雙線型粘結(jié)滑移關(guān)系模型，并且基于彈性力學理論推導界面粘結(jié)滑移的控制方程，能夠得到界面上任意位置處粘結(jié)應力和滑移量的分布理論解。結(jié)果證明，雙線型模型形式簡單、參數(shù)易于確定，可以合理地描述FRP筋混凝土的界面粘結(jié)關(guān)系。⑵利用界面粘結(jié)滑移雙線性模型，對考慮粘結(jié)滑移的FRP筋混凝土拉拔試驗及梁式試驗進行有限元分析。通過計算所得的極限拉拔力與試驗結(jié)果吻合較

4、好，說明了該模型的可行性。分析了界面單元粘結(jié)應力與滑移量隨加載的變化情況，揭示了粘結(jié)界面失效破壞的過程；以實驗結(jié)果和數(shù)值分析結(jié)果為基礎(chǔ)，給出不同粘結(jié)長度情況下，F(xiàn)RP筋混凝土的界面粘結(jié)強度范圍以及對應滑移量的范圍，為 FRP筋混凝土梁的分析提供理論基礎(chǔ)。⑶對考慮界面粘結(jié)滑移的FRP筋混凝土梁進行有限元分析。結(jié)果表明，采用界面粘結(jié)強度的最小值進行梁的強度計算，承載力與試驗結(jié)果基本吻合，但由于梁的變形相對較小，界面并未發(fā)生界面滑移破壞。因此