冻融循环作用下CFRP-高强混凝土界面行为研究

发布时间：2017-10-29 10:14

  本文关键词：冻融循环作用下CFRP-高强混凝土界面行为研究

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【摘要】：在北方沿海地区,冻融循环作用是对混凝土结构耐久性最大的威胁之一。近些年来,高强混凝土凭借其强度高、耐腐蚀性好的特点,也得到了十分广泛的应用。但是由于设计和施工技术等原因,许多凝土结构面临着加固补强问题,如何在混凝土结构出现问题时采取经济、有效的补救手段就显得十分重要。因此,高强混凝土结构的加固以及补强技术成为了土木工程领域的重要课题。CFRP(碳纤维增强聚合物)具有强度高、密度小、耐腐蚀性好、价格低廉、易施工操作等特点,在混凝土结构加固补强领域应用十分广泛。鉴于以上的应用背景,本文依托国家自然科学基金项目“复杂海洋环境下持载作用的FRP加固高强混凝土耐久性研究”(51378090),通过CFRP-高强混凝土在冻融循环作用下的双面剪切试验,以及两种有限元数值模型,研究了其界面性能在冻融循环作用下的变化,具体研究内容和主要结论如下：首先采用快速冻融法对CFRP-高强混凝土的界面抗冻性能进行试验研究。试验结果表明冻融循环作用会降低界面的极限承载力、界面能以及局部最大剪应力值,且降低速度随着冻融循环次数增加而有所加快；冻融循环作用使界面脆性增加；界面破坏形态均为混凝土表层剥离破坏,且随着冻融次数增加逐渐向混凝土基体发展。然后根据试验测得的界面参数,建立了基于界面试验参数的cohesive有限元数值模型,同试验结果进行对比和补充讨论。发现cohesive有限元数值模型计算结果与试验结果有着相当的吻合性,随着冻融循环次数的增加,极限加载端部位移降低,混凝土受影响深度加深。最后建立了基于混凝土塑性损伤模型的有限元数值模型,并比较了两种具体建模方法的适用性。通过对混凝土的塑性损伤本构模型进行调整来模拟冻融循环造成的影响。模拟结果发现,冻融循环使界面有效粘结长度小幅增加、混凝土损伤深度加深、极限端部位移降低。该数值模型与CFRP-高强混凝土试验结果具有较好的吻合性,适合作为CFRP-.高强混凝土界面性能以及其在冻融循环作用下的预测模型。
【关键词】：CFRP 冻融循环 高强混凝土 有限元模型 cohesive单元 耐久性
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU37
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 FRP加固混凝土结构研究概述10-14
• 1.2.1 FRP-混凝土界面粘结滑移本构关系研究现状10-11
• 1.2.2 FRP-混凝土耐久性研究现状11-13
• 1.2.3 FRP-混凝土界面应变分布规律相关研究介绍13-14
• 1.3 混凝土抗冻性能研究概述14-16
• 1.3.1 混凝土冻融损伤假说14-15
• 1.3.2 混凝土抗冻性能研究成果15-16
• 1.4 FRP-混凝土有限元数值研究概述16-19
• 2 冻融循环对CFRP-高强混凝土粘结性能的影响19-44
• 2.1 引言19
• 2.2 试验概况19-24
• 2.2.1 材料参数19-20
• 2.2.2 试件制作20-22
• 2.2.3 冻融循环22-23
• 2.2.4 加载装置及数据采集装置23-24
• 2.3 试验结果分析24-43
• 2.3.1 混凝土抗冻性能试验结果24-25
• 2.3.2 荷载-端部位移曲线25-28
• 2.3.3 劣化特征点28-30
• 2.3.4 局部粘结滑移曲线30-33
• 2.3.5 应变分布曲线33-37
• 2.3.6 有效粘结长度37-39
• 2.3.7 承载力计算模型39-40
• 2.3.8 破坏形态40-43
• 2.4 本章小结43-44
• 3 基于粘结试验参数的数值模拟44-60
• 3.1 引言44
• 3.2 有限元模型的建立44-48
• 3.2.1 cohesive单元建模45-47
• 3.2.2 cohesive接触建模47-48
• 3.3 荷载位移曲线48-51
• 3.4 应变分布曲线51-56
• 3.5 混凝土塑性变形分布演化56-59
• 3.6 本章小结59-60
• 4 基于混凝土塑性损伤模型的数值模拟60-75
• 4.1 引言60
• 4.2 有限元模型的建立60-63
• 4.3 荷载位移曲线63-65
• 4.4 应变分布曲线65-69
• 4.5 模拟结果与试验结果参数对比69-71
• 4.6 破坏模式及损伤发展71-74
• 4.7 本章小结74-75
• 5 结论与展望75-78
• 5.1 结论75-76
• 5.2 展望76-78
• 参考文献78-83
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况83-84
• 致谢84-85

【参考文献】

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本文编号：1112540