FRP-混凝土界面脱粘三维细观模拟方法
发布时间: 2025-03-03
（Engineering Structures，2025）
论文作者：蔡涛涛，章子华*，王轩，杨贞军，周春恒，李雅祺
外贴FRP片材（布或板）是目前混凝土结构加固的主要方法之一。混凝土的细观结构（包含骨料分布与组分特性）会显著影响FRP与混凝土界面黏结强度及脱粘过程，然而该过程的细观尺度建模与观测仍具挑战性。本文提出了一种三维细观有限元模型，用于模拟FRP布与混凝土基体间的脱粘过程。通过基于随机骨料分布的网格预生成算法构建混凝土细观结构，并在多相异质材料界面设置内聚力单元。采用混凝土损伤塑性（CDP）模型和内聚力（CZM）模型分别表征砂浆基体与异质界面的力学行为。通过试验数据、数值模拟与半解析解的对比验证了所建模型的可靠性，并开展参数化研究量化骨料含量与粒径、FRP刚度、混凝土强度、FRP-混凝土宽度比（bF/bC）及黏结剂-混凝土界面强度的影响规律。结果表明：当黏结长度超过有效长度时，FRP-混凝土界面极限黏结强度随FRP刚度增加而提升，否则主要受控于混凝土强度；当混凝土宽度（bC）超过临界阈值后，宽度比对极限黏结强度的影响可忽略；为确保FRP加固的有效性，黏结剂-混凝土界面强度须达到临界值以保证FRP向混凝土的应力传递。相关研究成果发表在国际结构工程领域顶级期刊《Engineering Structures》（SCI, JCR Q1,中科院1区, TOP, IF = 5.6)。