本文關(guān)鍵詞：濕熱循環(huán)下CFL加固RC梁抗彎疲勞性能研究

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【摘要】：大量的工程實(shí)踐表明,利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer,簡稱FRP)對鋼筋混凝土(RC)構(gòu)件進(jìn)行加固能夠顯著提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力和耐久性。近年來,FRP加固技術(shù)已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用,成為了國內(nèi)外土木工程領(lǐng)域的一個前沿課題。為了深入了解FRP片材加固效果,國內(nèi)外學(xué)者對FRP加固構(gòu)件的承載力和耐久性都作了大量的研究,其中有不少在各種惡劣環(huán)境條件下的實(shí)驗(yàn)探索。然而,關(guān)于FRP加固構(gòu)件在實(shí)際運(yùn)營環(huán)境中的疲勞性能研究至今尚未見于報道。因此,探明自然環(huán)境中的濕熱循環(huán)作用對FRP加固RC構(gòu)件疲勞和耐久性能的影響,對于加固構(gòu)件在實(shí)際工程中的應(yīng)用具有重要理論意義,對舊橋結(jié)構(gòu)的FRP加固設(shè)計以及改善加固性能等具有重大的應(yīng)用價值。本文在課題組前期大量研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合廣東地區(qū)一年當(dāng)中氣候的變化特征,采用本課題組具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型FRP片材——碳纖維薄板(Carbon Fiber Laminate,簡稱CFL),對9條尺寸為1850mm×200mm×100mm的RC梁進(jìn)行加固,并在濕熱循環(huán)條件下對CFL加固RC梁的抗彎疲勞性能和界面特性進(jìn)行了理論分析以及實(shí)驗(yàn)研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1)利用MTS810系統(tǒng)和本課題組研制的環(huán)境模擬與控制系統(tǒng),按照廣東地區(qū)橋梁所處的呈周期變化的濕熱環(huán)境,采用濕熱循環(huán)與疲勞荷載耦合的實(shí)驗(yàn)方法,對9條CFL加固RC梁在最大載荷分別為27.5k N、25k N、22.5k N和20k N的荷載水平下實(shí)施了環(huán)境疲勞實(shí)驗(yàn),得到了S~N實(shí)驗(yàn)曲線。根據(jù)S~N實(shí)驗(yàn)曲線,推定了濕熱循環(huán)條件下CFL加固RC梁的疲勞極限。研究結(jié)果表明,與室溫大氣環(huán)境下的疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比,濕熱循環(huán)條件下加固試件的疲勞極限下降了26%左右。2)分析了不同荷載水平下加固梁動態(tài)割線剛度的演化規(guī)律,并根據(jù)剩余剛度理論建立了濕熱循環(huán)條件下加固梁的三階段損傷模型。研究結(jié)果表明,在濕熱循環(huán)條件下,實(shí)驗(yàn)梁的動態(tài)割線剛度呈正弦型周期性下降;在疲勞損傷第一階段結(jié)束時,加固梁的損傷量為0.14;當(dāng)損傷量達(dá)到0.37時,加固梁開始進(jìn)入失穩(wěn)破壞階段。3)利用有限元方法,分析了濕熱環(huán)境對加固梁CFL-混凝土界面應(yīng)力的影響。研究結(jié)果表明,①在溫度和濕度的影響下,加固梁界面的端部會出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象;②廣東地區(qū)橋梁所處濕熱環(huán)境會對加固梁界面的應(yīng)力產(chǎn)生周期性的變化,其中,每年的11月~2月期間,CFL-混凝土界面的剪應(yīng)力會減小;每年3月~10月期間,CFL-混凝土界面的剪應(yīng)力會增大,最大剪應(yīng)力可達(dá)到界面剪切強(qiáng)度的21%左右。在此期間濕熱環(huán)境會加速界面的剪切破壞。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O342;O346.2

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本文編號：1184031