恶劣环境与荷载作用下FRP—高强混凝土耐久性试验及数值研究

发布时间：2017-08-03 20:05

  本文关键词：恶劣环境与荷载作用下FRP—高强混凝土耐久性试验及数值研究

  更多相关文章： FRP 高强混凝土 冻融循环 干湿循环 荷载 有限元模拟

【摘要】：随着我国经济高速发展,海港、码头、跨海大桥及海底隧道等海岸和近海工程的数量迅速增加。但是海洋环境恶劣,特别是在寒冷的北方,这些钢筋混凝土结构遭受着冻融循环、干湿循环、氯盐侵蚀等多种恶劣环境的作用,腐蚀严重。对于腐蚀严重的危桥和海港来说,与推倒重建相比,通过加固措施恢复其使用功能更加节省费用,也利于能源节约和环境保护。碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic, CFRP)作为一种轻质高强的高分子材料,有着良好的耐久性,适合用于海洋环境下结构的加固。高强混凝土内部密实,抗渗性和抗冻性远好于普通混凝土,广泛应用于码头、船坞、防波堤和跨海大桥中。但是,目前FRP-混凝土界面耐久性的研究中,多采用C30-C40混凝土,无法指导FRP加固高强混凝土结构的耐久性设计。因此,需要对FRP-高强混凝土界面的耐久性进行研究,为海岸与近海工程的长期使用提供技术支持。本文结合国家自然科学基金项目(51378089)进行了如下研究：CFRP-高强混凝土双剪试件在冻融循环和荷载共同作用下的极限荷载、荷载-端部滑移曲线等的变化规律；CFRP-·高强混凝土双剪试件在冻融、干湿循环和荷载的共同作用下的极限荷载、荷载-端部滑移曲线等的变化规律；运用有限元软件来模拟冻融和荷载共同作用后FRP-混凝土试件的加载破坏试验,结合试验结果来研究劣化后的FRP-混凝土界面力学性能及整个劣化规律。研究发现,CFRP-高强混凝土界面抗冻性比CFRP-普通混凝土好很多,冻融循环450次,黏结性能的劣化不大。300次冻融耦合120次干湿也没有对界面产生明显损伤。但持续荷载给加载端造成了很大的损伤,界面局部剥离。基于ABAQUS建立了一个有限元模型,较好的模拟了FRP-高强混凝土面内剪切试验,并利用该模型研究了试件经受冻融循环和荷载共同作用后界面的劣化规律。模拟得到的极限荷载和有效黏结长度等数据比试验波动性小很多,且能清楚的观察到极限端部滑移的变化规律,而其在试验中很难准确测量。
【关键词】：FRP 高强混凝土 冻融循环 干湿循环 荷载 有限元模拟
【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】：TV431
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究意义9-10
• 1.2 研究现状概述10-16
• 1.2.1 FRP-混凝土界面的耐久性10-14
• 1.2.2 FRP-混凝土界面性能的有限元分析14-16
• 1.3 本文研究内容16-17
• 2 冻融与荷载共同作用下FRP-高强砼黏结耐久性17-38
• 2.1 引言17
• 2.2 试验概况17-23
• 2.2.1 试验材料17-18
• 2.2.2 试件制作18-19
• 2.2.3 加载装置19-21
• 2.2.4 试验步骤21-22
• 2.2.5 数据测量22-23
• 2.2.6 试件编号23
• 2.3 试验结果与分析23-36
• 2.3.1 冻融介质对混凝土的影响23-24
• 2.3.2 冻融循环对混凝土的影响24-26
• 2.3.3 极限荷载26-27
• 2.3.4 破坏面位置27-30
• 2.3.5 加载端的劣化剥离30-31
• 2.3.6 荷载-端部滑移曲线31-34
• 2.3.7 应变分布34-35
• 2.3.8 有效黏结长度35-36
• 2.4 本章小结36-38
• 3 冻融、干湿与荷载共同作用下FRP-高强砼黏结耐久性38-51
• 3.1 引言38
• 3.2 试验概况38-40
• 3.2.1 试验步骤38-39
• 3.2.2 试件编号39-40
• 3.3 试验结果与分析40-49
• 3.3.1 极限荷载40
• 3.3.2 破坏面位置40-42
• 3.3.3 加载端的劣化剥离42-43
• 3.3.4 荷载-端部滑移曲线43-45
• 3.3.5 应变分布45-46
• 3.3.6 有效黏结长度46-47
• 3.3.7 黏结滑移关系47-49
• 3.4 本章小结49-51
• 4 冻融与荷载共同作用后FRP-高强砼黏结性能的有限元分析51-72
• 4.1 引言51
• 4.2 有限元模型51-61
• 4.2.1 几何信息、约束与载荷51-52
• 4.2.2 材料本构52-59
• 4.2.3 单元网格划分59
• 4.2.4 材料界面设置59-61
• 4.3 劣化后的材料与界面61-64
• 4.3.1 冻融对FRP和树脂胶的劣化61
• 4.3.2 冻融对混凝土的劣化61-63
• 4.3.3 冻融对胶-混凝土界面抗剪强度的影响63
• 4.3.4 持载对界面的影响63-64
• 4.4 模拟结果及分析64-70
• 4.4.1 模拟效果64-66
• 4.4.2 极限荷载66-67
• 4.4.3 极限端部滑移67-68
• 4.4.4 荷载一端部滑移曲线68-69
• 4.4.5 有效黏结长度69-70
• 4.5 本章小结70-72
• 5 结论与展望72-74
• 5.1 结论72-73
• 5.1.1 冻融和荷载共同作用72
• 5.1.2 冻融、干湿和荷载共同作用72
• 5.1.3 有限元分析72-73
• 5.2 展望73-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况78-79
• 致谢79-80

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本文编号：616063