氯盐干湿循环和荷载作用下TRC加固RC柱抗震性能研究

发布时间：2020-05-23 01:42

【摘要】：海洋工程中氯离子侵蚀是造成混凝土内部钢筋锈蚀、保护层开裂以及剥落等一系列耐久性问题的重要原因,同时海洋浪溅区和潮汐区的干湿交替又是对沿海混凝土结构最不利的环境条件,混凝土的性能劣化也多与干湿交替作用有关。为了保证这些结构能够满足设计使用年限,每年都要花费大量费用来维修和加固这些受损结构。而纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,简称TRC)作为一种新型水泥基加固材料,具有耐腐蚀、承载能力高等优点,已经引起国内外学者的广泛关注并进行了一系列的研究。此外,我国是一个多地震的国家,结构抗震就成为建筑结构设计中不能忽略的重要环节。但是,目前关于侵蚀环境下TRC加固RC试件抗震性能的相关研究较少,因此有必要进一步研究氯盐侵蚀环境对TRC加固RC结构抗震性能的影响。本文设计制作了17根钢筋混凝土柱,其中5根未加固柱作为对比柱,另外12根均使用TRC加固,然后通过低周往复试验,研究了常规环境下在TRC基体中掺入不同体积掺量的PVA短切纤维、氯盐干湿循环次数以及氯盐干湿循环和持载耦合作用三个因素对TRC加固RC柱抗震性能的影响,最后在已有理论基础上,基于本文试验结果,建立了侵蚀环境下考虑干湿循环次数、环境-荷载耦合作用的TRC加固RC柱的恢复力模型。具体结论如下:1)TRC能够限制裂缝的发展,增加试件的初始刚度,减缓试件屈服后的刚度退化速率,改善加固试件的破坏形态,提高试件的变形和耗能能力,增强试件的抗震性能。当PVA纤维掺量在一定范围内时,会提高TRC的力学性能,增强TRC的加固效果,但是掺量过高后会对TRC造成不利影响。基于试验数据,PVA纤维体积掺量在0.5%左右时TRC加固柱的抗震性能最佳。2)在氯盐干湿循环下,与未加固试件相比,TRC能够显著提高加固试件的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载,限制裂缝的发展,增加加固试件屈服前的刚度,延缓屈服后试件的刚度退化,提高加固试件的变形能力和耗能能力。氯盐干湿循环对加固试件的开裂荷载影响不大,但随着氯盐干湿循环次数的增加,试件的屈服荷载和峰值荷载减小,耗能能力降低,试件的位移延性系数先增大后减小再增大,在试件屈服前后,刚度退化速率变化规律与位移延性系数相同,但到了位移加载后期,氯盐干湿循环次数对试件刚度退化无明显影响。3)随着持载应力比的增加,试件的滞回曲线越来越不饱满,“捏拢”现象越来越明显,滞回环的面积减小,试件的耗能能力降低,试件的延性系数呈现先增大后减小再增大的规律,但是对试件的刚度退化影响并不明显。相同氯盐干湿环境下,不同持载应力比的加固柱,在正向加载时,随着持载应力比的增加,试件的峰值荷载呈现出逐渐减小的趋势;在负向加载时,峰值荷载的变化规律不明显。施加一定比例的竖向荷载能够提高加固试件在氯盐侵蚀条件下的抗震能力。相同持载应力比下,TRC加固柱的抗震性能要优于未加固柱。4)在现有钢筋混凝土柱恢复力模型的基础上,基于试验结果,采用刚度退化三线性骨架曲线模型,简化了滞回规则,建立了氯盐侵蚀环境下考虑干湿循环次数和环境-荷载耦合作用的TRC加固RC柱的恢复力模型,结果表明文中提出的恢复力模型与试验结果吻合较好。
【图文】：

荷载-位移曲线,加固板,荷载-位移曲线

1 绪论固 RC 板、梁及其他试件力学性能的研究C 加固 RC 板于其良好的抗弯性能可用于板的加固，不仅可以提高抗板的延性和裂缝形态。Brückner A 等[32]对厚度为100mm采用 TRC 加固并进行四点弯曲加载。试验结果显示，加图 1-1）均表现出了类似 RC 试件破坏的三个阶段，即展阶段和钢筋屈服阶段。与未加固板相比，TRC 加固显提高，且随纤维编织网层数的增加承载力提高幅度增加固板的抗弯承载力计算模型。

荷载-挠度曲线,加固材料,RC梁,荷载-挠度曲线

维编织网与聚合物水泥砂浆基体制成的 TRM 与一层 FRP 加固图 1-2 不同加固材料加固 RC 梁的荷载-挠度曲线[57]Load deflection curves of RC beams reinforced by differen43]根据 TRC 和 RC 结构的特征，提出一种新的构，，如图 1-3 所示：采用 TRC 替代受拉区保护网替代部分钢筋用量。这种结构的特点：自重小 TRC 和 RC 结构充分利用和发挥各自的优点。粒混凝土中掺入聚丙烯纤维、在纤维编织网和细理措施都有利于结构抗弯性能。根据联合增强采用平截面假定按非线性分析理论给出了整个受矩-曲率曲线和跨中挠度计算公式，并且通过试验
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU375.3;TU352.11

【参考文献】