廣義荷載下，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）加固混凝土結(jié)構(gòu)往往因界面強(qiáng)度不足而發(fā)生界面剝離破壞。界面剝離過程復(fù)雜，試驗(yàn)觀測難度大。有限元法等數(shù)值模擬方法在粘結(jié)界面本構(gòu)模型、求解精度、網(wǎng)格重分和映射、大型非線性方程組求解、算法穩(wěn)定性和收斂性等方面尚存不足。目前大部分研究針對靜載下的界面剝離問題，沖擊、碰撞和爆炸等動載作用下的界面剝離機(jī)理尚不明確。本項(xiàng)目擬基于Griffith應(yīng)變能釋放率推導(dǎo)和驗(yàn)證一種普適的彈塑性復(fù)合型裂縫擴(kuò)展準(zhǔn)則，結(jié)合面內(nèi)剪切試驗(yàn)建立合理的率相關(guān)界面單元本構(gòu)模型，在FEM-SBFEM耦合技術(shù)、局部弧長法、高效的網(wǎng)格重分和映射技術(shù)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)沖擊荷載下FRP-混凝土界面動態(tài)剝離全過程的快速顯式模擬，并與精細(xì)有限元和沖擊試驗(yàn)相互驗(yàn)證。通過參數(shù)分析揭示應(yīng)變率效應(yīng)、慣性效應(yīng)、加載速率和粘結(jié)材料特性等因素對界面剝離宏觀規(guī)律和微觀表征的影響，為FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)的安全性研究奠定重要基礎(chǔ)。 2100433B

對于我國南方及沿海地區(qū)的FRP加固鋼筋混凝土（RC）橋梁結(jié)構(gòu)，濕熱的大氣環(huán)境和車輛疲勞荷載共同作用會加速界面粘結(jié)性能的退化，發(fā)生疲勞破壞，直接影響加固橋梁結(jié)構(gòu)的整體性和安全性，因此，探討FRP-混凝土界面在濕熱環(huán)境和疲勞荷載作用下的粘結(jié)-滑移機(jī)理具有重要的科學(xué)意義。 本項(xiàng)目以碳纖維薄板（Carbon Fiber Laminate，簡稱CFL）與混凝土的粘結(jié)界面為研究對象，考慮我國南方濕熱的大氣環(huán)境，對濕熱環(huán)境和疲勞荷載作用下CFL-混凝土界面的粘結(jié)滑移機(jī)理進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下： （1）提出了FRP-混凝土界面的剪切疲勞實(shí)驗(yàn)方法。研制了裝夾具，確保CFRP-混凝土界面在疲勞實(shí)驗(yàn)過程中始終處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)；研制了濕熱環(huán)境和疲勞荷載共同作用的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加載條件；利用數(shù)字圖像測試技術(shù)（Digital Image Correlation，DIC）非接觸式精確測試方法，觀測裂紋在疲勞荷載下的萌生、發(fā)展過程。 （2）濕熱環(huán)境與疲勞荷載的非共同作用、共同作用的CFRP-混凝土界面粘結(jié)-滑移機(jī)理的實(shí)驗(yàn)研究。對雙剪試件進(jìn)行濕熱環(huán)境預(yù)處理，然后在室溫大氣中實(shí)施疲勞實(shí)驗(yàn)，探討了不同溫度、濕度條件等對CFRP-混凝土界面粘結(jié)-滑移機(jī)理的影響。模擬CFRP加固混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作條件，在濕熱環(huán)境箱內(nèi)進(jìn)行疲勞實(shí)驗(yàn)，探討濕熱環(huán)境和疲勞荷載共同作用下對界面粘結(jié)性能的加速退化機(jī)理。 （3）濕熱環(huán)境與疲勞荷載下CFRP-混凝土界面的粘結(jié)-滑移模型研究。對CFRP-混凝土界面的粘結(jié)-滑移實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行分析，構(gòu)建考慮濕熱環(huán)境的界面疲勞粘結(jié)-滑移模型，提出模型中特征參數(shù)的表達(dá)式。 本項(xiàng)目的研究結(jié)果將為FRP-混凝土界面在濕熱環(huán)境下的疲勞性能研究提供方法參考意義，為CFRP加固RC結(jié)構(gòu)的界面粘結(jié)-滑移耐久性分析提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 2100433B

針對我國南方及沿海地區(qū)的典型氣候以及公路橋梁的活載特點(diǎn)，探討碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）加固混凝土橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的基礎(chǔ)科學(xué)問題——FRP-混凝土界面在濕熱環(huán)境與車輛荷載共同作用下的疲勞粘結(jié)-滑移機(jī)理。提出濕熱環(huán)境下CFRP-混凝土界面的剪切疲勞實(shí)驗(yàn)方法、CFRP-混凝土界面疲勞損傷全過程的非接觸式在線高精度測試方法，以解決剪切疲勞實(shí)驗(yàn)過程如何保持界面處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)、界面滑移量的精確測量方法和技術(shù)、界面粘結(jié)-滑移實(shí)驗(yàn)曲線下降段數(shù)據(jù)的有效獲取等關(guān)鍵技術(shù)；建立考慮濕熱環(huán)境影響的CFRP-混凝土界面的疲勞粘結(jié)-滑移模型，以準(zhǔn)確描述界面粘結(jié)-滑移實(shí)驗(yàn)全曲線，突破現(xiàn)有FRP-混凝土界面粘結(jié)-滑移實(shí)驗(yàn)曲線下降段的力學(xué)-數(shù)學(xué)描述難題；初步探明CFRP-混凝土界面在濕熱環(huán)境與疲勞荷載共同作用下的粘結(jié)-滑移機(jī)理，為CFRP加固混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性評估和加固設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。