湿热循环下CFL加固RC梁抗弯疲劳性能研究

发布时间：2017-11-14 05:18

  本文关键词：湿热循环下CFL加固RC梁抗弯疲劳性能研究

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【摘要】：大量的工程实践表明,利用纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)对钢筋混凝土(RC)构件进行加固能够显著提高结构或构件的承载力和耐久性。近年来,FRP加固技术已经得到了越来越广泛的应用,成为了国内外土木工程领域的一个前沿课题。为了深入了解FRP片材加固效果,国内外学者对FRP加固构件的承载力和耐久性都作了大量的研究,其中有不少在各种恶劣环境条件下的实验探索。然而,关于FRP加固构件在实际运营环境中的疲劳性能研究至今尚未见于报道。因此,探明自然环境中的湿热循环作用对FRP加固RC构件疲劳和耐久性能的影响,对于加固构件在实际工程中的应用具有重要理论意义,对旧桥结构的FRP加固设计以及改善加固性能等具有重大的应用价值。本文在课题组前期大量研究的基础上,结合广东地区一年当中气候的变化特征,采用本课题组具有自主知识产权的新型FRP片材——碳纤维薄板(Carbon Fiber Laminate,简称CFL),对9条尺寸为1850mm×200mm×100mm的RC梁进行加固,并在湿热循环条件下对CFL加固RC梁的抗弯疲劳性能和界面特性进行了理论分析以及实验研究。主要研究内容和结论如下:1)利用MTS810系统和本课题组研制的环境模拟与控制系统,按照广东地区桥梁所处的呈周期变化的湿热环境,采用湿热循环与疲劳荷载耦合的实验方法,对9条CFL加固RC梁在最大载荷分别为27.5k N、25k N、22.5k N和20k N的荷载水平下实施了环境疲劳实验,得到了S~N实验曲线。根据S~N实验曲线,推定了湿热循环条件下CFL加固RC梁的疲劳极限。研究结果表明,与室温大气环境下的疲劳实验结果相比,湿热循环条件下加固试件的疲劳极限下降了26%左右。2)分析了不同荷载水平下加固梁动态割线刚度的演化规律,并根据剩余刚度理论建立了湿热循环条件下加固梁的三阶段损伤模型。研究结果表明,在湿热循环条件下,实验梁的动态割线刚度呈正弦型周期性下降;在疲劳损伤第一阶段结束时,加固梁的损伤量为0.14;当损伤量达到0.37时,加固梁开始进入失稳破坏阶段。3)利用有限元方法,分析了湿热环境对加固梁CFL-混凝土界面应力的影响。研究结果表明,①在温度和湿度的影响下,加固梁界面的端部会出现应力集中现象;②广东地区桥梁所处湿热环境会对加固梁界面的应力产生周期性的变化,其中,每年的11月~2月期间,CFL-混凝土界面的剪应力会减小;每年3月~10月期间,CFL-混凝土界面的剪应力会增大,最大剪应力可达到界面剪切强度的21%左右。在此期间湿热环境会加速界面的剪切破坏。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O342;O346.2

【参考文献】

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本文编号：1184031