摘要
嵌入式（Nearsurfacemounted，简称NSM）纤维增强复合材料（Fiberreinforcedpolymer，简称FRP）加固方法因加固效果好、适用范围广和施工难度低而受到国内外工程界的青睐，以磷酸镁水泥（Magnesiumphosphatecement，简称MPC）作为界面黏结剂的MPC-NSM-FRP加固方法能有效弥补传统环氧树脂黏结剂耐久性能的不足，延长被加固结构的服役寿命，促进NSM-FRP加固方法的推广应用，具有显著的研究意义与广阔的工程应用价值。黏结界面是MPC-NSM-FRP加固系统的薄弱环节，界面黏结性能决定了加固效果，既有研究中缺少FRP筋与MPC的界面黏结性能这一关键内容，有必要对FRP筋与MPC的界面黏结问题展开系统性研究。为此，本文以试验研究为基础，结合数理统计分析，对FRP筋与MPC的界面黏结性能展开了研究，主要工作及成果包括如下四个方面： （1）MPC的剪切断裂性能试验研究。FRP筋与MPC的界面黏结问题中，MPC内部裂纹在黏结应力作用下发生扩展是导致界面黏结失效的重要原因。本文基于断裂力学理论，以MPC的剪切断裂能定量表征MPC断裂性能对其与FRP筋界面黏结性能的影响，设计制作了21个带双缺口的MPC立方体试件，通过双面直剪试验研究了MPC的剪切断裂性能，分析了破坏模式与断裂机理、荷载-位移关系、剪切强度和剪切（Ⅱ型）断裂能等。并基于边界效应理论研究了MPC剪切断裂能的尺寸效应，最终推算得到了MPC的真实断裂能。 （2）FRP筋与MPC的界面黏结性能试验研究。本文考虑了MPC剪切断裂能、FRP筋直径、黏结长度和FRP筋表面形式四个关键因素的影响，设计制作了86个中心拔出试件，对FRP筋与MPC的界面黏结性能展开了试验研究，分析了破坏模式与破坏机理、黏结滑移关系和黏结滑移特征值。采用了正交试验设计方法，通过极差分析与方差分析探明了界面黏结性能的显著影响因素。采用了控制变量试验设计方法，逐一分析了各因素对界面黏结性能的影响效应。采用了FRP筋表面粘贴应变片的试验手段，通过实测的FRP筋轴向应变推算得到了局部黏结应力-滑移关系，并拟合了黏结应力分布的位置函数。 （3）FRP筋与MPC的界面黏结滑移本构模型研究。基于对试验实测黏结滑移曲线特征的分析，结合对已有典型黏结滑移本构模型的剖析，提出了适用于FRP筋与MPC界面的分段式平均黏结滑移本构模型，通过引入位置函数，建立了考虑位置变化的局部黏结滑移本构模型。根据所提出的黏结滑移本构模型进行了理论解析，揭示了黏结应力在不同阶段的传递机理以及界面黏结失效机制。 （4）黏结滑移特征值的计算方法研究。特征黏结应力与特征滑移值是黏结滑移本构模型的关键控制变量，本文基于试验结果与分析，采用最小二乘法（Ordinaryleastsquares，简称OLS）建立了考虑关键因素影响的黏结滑移特征值计算模型，并提出了拉拔承载力计算模型、FRP筋基本锚固长度计算模型、FRP筋与MPC的界面断裂能计算模型。通过对比分析阐明了FRP筋与MPC的黏结性能整体优于FRP筋与混凝土的黏结性能。通过定义模型因子并进行相关性分析，厘清了模型系统误差的主要来源，采用回归分析选定核心函数并构建了相关函数，对模型进行了修正。此外，采用了分位数回归方法建立了黏结滑移特征值的分位数回归模型，以全面描述不同分位数水平下的黏结滑移特征值的分布全貌及各因素影响程度的变化趋势，对基于OLS法的均值回归模型进行了补充与扩展。
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