[发明专利]考虑剪应力反向现象及数据离散性的界面破坏评价方法

说明书

本发明公开了一种考虑剪应力反向现象及数据离散性的界面破坏评价方法。在典型的界面滑移函数中引入波动分布函数，理论推导了能够同时反映界面剪应力反向现象和粘结～滑移曲线离散性的粘结～滑移分析模型，并采用不同学者的实验数据分别对该模型进行了验证，建立了相应的界面剥离破坏的评价方法。本发明公开的界面剥离破坏的评价方法，其粘结～滑移模型不需要引入额外的经验参数，物理意义明确，能够解释粘结～滑移曲线的离散性和剪应力反向现象都源于界面微裂纹，进一步阐明了界面的剥离破坏机理。

技术领域

本发明涉及力学及土木工程技术，具体涉及一种考虑剪应力反向现象及 数据离散性的界面破坏评价方法。

背景技术

FRP(纤维增强复合材料)-混凝土界面的粘结～滑移模型作为表征该类 结构界面剥离破坏行为的基本本构关系，吸引了众多学者的注意力。这些界 面粘结～滑移模型种类繁多，包括各种线性、非线性模型，已广泛应用于各 类有限元分析中。但是，现有的粘结～滑移模型仍然无法解释FRP-混凝土 界面粘结～滑移实验曲线的离散性的根源，更无法表征界面剪应力的反向现 象。

现有文献中对于界面粘结～滑移曲线产生离散性的原因分析，可归结为 三类：1)测试技术欠缺：由于局部裂缝的脆性扩展和高度非线性，FRP脱粘 过程难以捕捉；2)材料的不均匀性：混凝土的粗细骨料的不均匀性；3)试 件制备技术欠缺：FRP与混凝土之间的粘结胶层无法保证其均匀性、以及混 凝土表面处理也难以保证其均匀性。但是这些原因仅仅只是粘结～滑移实验 曲线产生离散性的外部原因。以往的实验结果表明，即使在FRP-钢结构的界 面破坏实验中，所获得的粘结～滑移曲线也具有离散性，并存在剪应力反向 现象。也就是说，粘结～滑移实验曲线的离散性和剪应力反向现象的本质原 因尚未明确。因此，发展一种可以表征界面粘结～滑移实验曲线离散性和剪 应力反向现象的粘结～滑移模型，建立该类界面剥离破坏的评价方法，以深 入探讨FRP-混凝土界面的剥离破坏机理，就显得尤为必要。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种考虑剪 应力反向现象及数据离散性的界面破坏评价方法。此考虑剪应力反向现象及 数据离散性的界面破坏评价方法不需要额外引入经验参数，物理意义明确， 可以说明界面粘结～滑移实验曲线离散性的来源，而不仅仅只是表征其离散 性。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本

考虑剪应力反向现象及数据离散性的界面破坏评价方法，包括以下步骤：

S1.在典型的滑移函数中引入波动函数，以确定新的滑移函数s(x)：

此为式(1)，

其中，s为滑移量，x为FRP-混凝土界面上距离自由端的位置坐标，α、β为 常数，x₀为滑移曲线中最大剪应力所对应的位置坐标，波动函数Φ(x)为：

此为式(2)，

其中，A为波动函数的幅值，T为波动函数的周期；

S2.确定波动函数的周期T的表达式：设定波动周期T与FRP的有效粘结 长度L_e相等，T＝L_e，此为式(3)，

且有：此为式(4)，

式中，δ为常系数；

S3.确定波动函数的幅值A的表达式为：

此为式(5)，

S4.利用实验数据拟合表达式中的各参数，最终确定粘结～滑移分析模型；

S5.利用S4得到的分析模型对界面剥离破坏行为进行评价。

优选的，步骤S3中幅值A的表达式的确定过程包括以下步骤：