复杂环境下cfrp-高强混凝土界面性能有限元分析

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1、第１３卷第４期铁道科学与工程学报Ｖｏｌｕｍｅ１３Ｎｕｍｂｅｒ４２０１６年４月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＲａｉｌｗａｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＡｐｒｉｌ２０１６复杂环境下ＣＦＲＰ－高强混凝土界面性能有限元分析①王苏岩，刘鹏飞（大连理工大学建设工程学部，辽宁大连１１６０２４）摘要：利用ＡＢＡＱＵＳ有限元分析软件，对持续荷载与冻融循环耦合作用下以及持续荷载与干湿循环耦合作用下ＣＦＲＰ加固高强混凝土双面剪切试件的界面黏结性能试验进行有限元模拟，将模拟结果与已有试验结果进行对比。结果表明：有限元模拟的计算值与试验结果吻合较好，２种复杂环境均会造成黏结界

2、面的损伤，随着冻融循环与干湿循环作用次数的增加，试件界面的极限荷载、极限端部黏结滑移均随之降低，持续荷载的施加使降低程度加剧。在验证模拟结果正确的基础上，进一步分析试件的破坏形态的变化规律，在冻融循环作用下，试件发生混凝土内部剪切破坏；随着干湿循环作用次数的增加，试件的破坏方式由混凝土内部剪切破坏逐渐转变为界面的黏结破坏。关键词：ＣＦＲＰ；高强混凝土；复杂环境；持续荷载；有限元分析＋中图分类号：ＴＵ３９８．９文献标志码：Ａ文章编号：１６７２－７０２９（２０１６）０４－０６３９－０９Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａ

3、ｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｗｉｔｈＣＦＲＰｕｎｄｅｒｃｏｍｐｌｅｘｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓＷＡＮＧＳｕｙａｎ，ＬＩＵＰｅｎｇｆｅｉ（ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＦａｃｕｌｔｙｏｆＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｂｏｕｔｔｈｅｄｏｕｂｌｅ－ｓｉｄｅｄｓｈｅａｒｔｅｓｔ，ｍａｄｅａｆｉｎｉ

4、ｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｂｏｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｂｅｔｗｅｅｎＣＦＲＰａｎｄｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅｕｎｄｅｒｃｏｕｐｌｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｕｓｔａｉｎｉｎｇｌｏａｄａｎｄｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗｃｙｃｌｅ，ｃｏｕｐｌｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｕｓｔａｉｎｉｎｇｌｏａｄａｎｄｄｒｙ－ｗｅｔｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓ．Ｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗｃｙｃｌｅａｎｄｄｒｙ－ｗｅｔｃｙｃ

5、ｌｅｂｏｔｈｄａｍａｇｅｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｂｏｎｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗｃｙｃｌｅｓ，ｓｐｅｃｉｍｅｎｌｉｍｉｔｌｏａｄａｎｄｕｌｔｉｍａｔｅｅｎｄｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｏｎｄ－ｓｌｉｐｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｏａｄｃａｎｍａｋｅｔｈｅｄａｍａｇｅｄｅｇｒｅｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｂｏｕｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｆｕｒｔｈｅｒａｎａｌｙｓｉｓａｂｏｕｔｔｈｅｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｏｆｔｈｅｄａ

6、ｍａｇｅｆｏｒｍｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓｗａｓｍａｄｅ．Ｓｐｅｃｉｍｅｎｓｆａｉｌｅｄｆｒｏｍｃｏｎｃｒｅｔｅｓｈｅａｒｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｓｕｎｄｅｒｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｆｒｅｅｚｅ－ｔｈａｗｃｙｃｌｅ．Ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｗａｓｃｈａｎｇｅｄｂｙｔｈｅｓｈｉｆｔｔｏａｄｈｅｓｉｖｅｆａｉｌｕｒｅｂｅｔｗｅｅｎｒｅｓｉｎａｎｄｃｏｎｃｒｅｔｅｆｒｏｍｃｏｎｃｒｅｔｅｓｈｅａｒｉｎｇｆａｉｌｕｒｅｓｗｈｅｎｔｈｅｄｒｙ－ｗｅｔｃｙｃｌｅｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣＦＲＰ；ｈｉｇｈ－ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｃｏｍｐｌｅｘｅｎ

7、ｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ；ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｏａｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ收稿日期：２０１５－０８－０４①基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１３７８０８９）通讯作者：王苏岩（１９５８－），女，江苏灌云人，教授，从事结构工程研究；Ｅ－ｍｉａｌ：ｌｐｆｆｆｆ＠１６３．ｃｏｍ６４０铁道科学与工程学报２０１６年４月近年来，高强混凝土以其优良的力学性能、速率约为０．００５ｍｍ／ｓ。巨大的经济效益广泛应用于高耸、大跨度结构。每一次冻融循环所用时间约为３ｈ，冻融循随着时间的推移，高强混凝土结构加固问题也环作用次数依据试验现象

8、分别取为５０次，１００日益凸显。碳纤维增强复合材料（ＣＦＲＰ）以其次，１５０次以及２００次。为