《蠕變和濕熱條件下的FRP-混凝土界面斷裂機理研究》是依託上海交通大學，由喬丕忠擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：蠕變和濕熱條件下的FRP-混凝土界面斷裂機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：喬丕忠
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
目前對FRP面板與FRP/混凝土芯之間界面行為的基本認識還不完整，其牽涉到一個極其複雜的位於界面並伴隨著蠕變和濕熱效應的三維斷裂問題。本研究將會拓展這些領域的認識：（1）為FRP-混凝土複合結構提供一種考慮蠕變和濕熱效應的三維斷裂模型；（2）開發一個新型的實驗方案以測量臨界能量釋放率（ERR）和基於J積分方法的內聚力關係；（3）研究在FRP-混凝土交界面以及結構層板上的蠕變和濕熱效應。該項目可以推進針對在大部分新型複合產品發展中都會遇到的複合或雙材料交界面處的三維斷裂和破壞力學問題的基礎研究。
結題摘要
FRP（纖維增強塑膠）材料因其具有高的比強度、比模量、設計性強和超高的環境耐久性在土木工程領域得到了廣泛套用。雖然利用FRP材料獲得了滿意的性能，但是在長期服役下FRP-混凝土界面容易發生脫膠，引起了人們的廣泛關注。本項目主要圍繞FRP-混凝土界面和FRP-混凝土系統的基本力學特性及其耐久性，開展理論和試驗相結合研究，主要工作包括：（1）提出了一個改進的四參數梁模型，並利用柔性結點模型計算4-AENF試樣和4-SLB試樣的柔度和能量釋放率，並得到了滿意的結果。（2）利用設計的4-AENF試樣和4-SLB試樣表征不同模態比例下GFRP-混凝土界面斷裂行為，測量裂紋萌生荷載和止裂荷載，並計算相應的臨界能量釋放率。（3）同時考慮裂紋尖端局部變形和子梁的剪下變形，建立了一個新的三維斷裂模型，拓展了斷裂力學套用範圍。（4）考慮均勻溫度（濕度）和不均勻溫度（濕度）改變的影響，利用三個界面力學模型分別計算了開裂雙材料梁的能量釋放率。（5）對開發的一種新型GFRP-混凝土結構進行了試驗、解析和數值研究，結果顯示該結構在建築領域中的樓板和牆以及橋樑結構中的面板套用中具有很好的套用前景。（6）通過不同開孔孔徑的FRP開孔板與混凝土連線件進行拔出試驗，提出了考慮開孔板應力集中的FRP開孔板與混凝土連線件極限承載力計算公式。（7）開發了一種能夠能夠求解具有非對稱分層的雙材料樑柱通用屈曲分析模型。（8）開展單懸臂樑試樣亞臨界脫膠測試，研究了濕熱效應和水環境對FRP-混凝土界面的影響，結果顯示：在亞臨界測試中，即使能量釋放率低於臨界值，脫膠依然會發生。（9）首次提出了態基近場動力學分析的臨界伸長率和臨界角的概念，並利用這兩個準則分析了I型和II型斷裂力學問題。（10）提出了一個考慮熱力荷載共同作用的態基近場動力學模型，該模型被用來預測雙材料結構的損傷增長過程，並且同時考慮了二維和三維的情況。總之，本項目促進了對新型組合結構中雙材料界面的失效機理和其耐久性力學性能的理解。
