本文關(guān)鍵詞：凍融循環(huán)作用下CFRP-高強混凝土界面行為研究

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【摘要】：在北方沿海地區(qū),凍融循環(huán)作用是對混凝土結(jié)構(gòu)耐久性最大的威脅之一。近些年來,高強混凝土憑借其強度高、耐腐蝕性好的特點,也得到了十分廣泛的應用。但是由于設計和施工技術(shù)等原因,許多凝土結(jié)構(gòu)面臨著加固補強問題,如何在混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題時采取經(jīng)濟、有效的補救手段就顯得十分重要。因此,高強混凝土結(jié)構(gòu)的加固以及補強技術(shù)成為了土木工程領域的重要課題。CFRP(碳纖維增強聚合物)具有強度高、密度小、耐腐蝕性好、價格低廉、易施工操作等特點,在混凝土結(jié)構(gòu)加固補強領域應用十分廣泛。鑒于以上的應用背景,本文依托國家自然科學基金項目“復雜海洋環(huán)境下持載作用的FRP加固高強混凝土耐久性研究”(51378090),通過CFRP-高強混凝土在凍融循環(huán)作用下的雙面剪切試驗,以及兩種有限元數(shù)值模型,研究了其界面性能在凍融循環(huán)作用下的變化,具體研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下：首先采用快速凍融法對CFRP-高強混凝土的界面抗凍性能進行試驗研究。試驗結(jié)果表明凍融循環(huán)作用會降低界面的極限承載力、界面能以及局部最大剪應力值,且降低速度隨著凍融循環(huán)次數(shù)增加而有所加快；凍融循環(huán)作用使界面脆性增加；界面破壞形態(tài)均為混凝土表層剝離破壞,且隨著凍融次數(shù)增加逐漸向混凝土基體發(fā)展。然后根據(jù)試驗測得的界面參數(shù),建立了基于界面試驗參數(shù)的cohesive有限元數(shù)值模型,同試驗結(jié)果進行對比和補充討論。發(fā)現(xiàn)cohesive有限元數(shù)值模型計算結(jié)果與試驗結(jié)果有著相當?shù)奈呛闲?隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,極限加載端部位移降低,混凝土受影響深度加深。最后建立了基于混凝土塑性損傷模型的有限元數(shù)值模型,并比較了兩種具體建模方法的適用性。通過對混凝土的塑性損傷本構(gòu)模型進行調(diào)整來模擬凍融循環(huán)造成的影響。模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn),凍融循環(huán)使界面有效粘結(jié)長度小幅增加、混凝土損傷深度加深、極限端部位移降低。該數(shù)值模型與CFRP-高強混凝土試驗結(jié)果具有較好的吻合性,適合作為CFRP-.高強混凝土界面性能以及其在凍融循環(huán)作用下的預測模型。
【關(guān)鍵詞】：CFRP 凍融循環(huán) 高強混凝土 有限元模型 cohesive單元 耐久性
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU37
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)研究概述10-14
• 1.2.1 FRP-混凝土界面粘結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 FRP-混凝土耐久性研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 FRP-混凝土界面應變分布規(guī)律相關(guān)研究介紹13-14
• 1.3 混凝土抗凍性能研究概述14-16
• 1.3.1 混凝土凍融損傷假說14-15
• 1.3.2 混凝土抗凍性能研究成果15-16
• 1.4 FRP-混凝土有限元數(shù)值研究概述16-19
• 2 凍融循環(huán)對CFRP-高強混凝土粘結(jié)性能的影響19-44
• 2.1 引言19
• 2.2 試驗概況19-24
• 2.2.1 材料參數(shù)19-20
• 2.2.2 試件制作20-22
• 2.2.3 凍融循環(huán)22-23
• 2.2.4 加載裝置及數(shù)據(jù)采集裝置23-24
• 2.3 試驗結(jié)果分析24-43
• 2.3.1 混凝土抗凍性能試驗結(jié)果24-25
• 2.3.2 荷載-端部位移曲線25-28
• 2.3.3 劣化特征點28-30
• 2.3.4 局部粘結(jié)滑移曲線30-33
• 2.3.5 應變分布曲線33-37
• 2.3.6 有效粘結(jié)長度37-39
• 2.3.7 承載力計算模型39-40
• 2.3.8 破壞形態(tài)40-43
• 2.4 本章小結(jié)43-44
• 3 基于粘結(jié)試驗參數(shù)的數(shù)值模擬44-60
• 3.1 引言44
• 3.2 有限元模型的建立44-48
• 3.2.1 cohesive單元建模45-47
• 3.2.2 cohesive接觸建模47-48
• 3.3 荷載位移曲線48-51
• 3.4 應變分布曲線51-56
• 3.5 混凝土塑性變形分布演化56-59
• 3.6 本章小結(jié)59-60
• 4 基于混凝土塑性損傷模型的數(shù)值模擬60-75
• 4.1 引言60
• 4.2 有限元模型的建立60-63
• 4.3 荷載位移曲線63-65
• 4.4 應變分布曲線65-69
• 4.5 模擬結(jié)果與試驗結(jié)果參數(shù)對比69-71
• 4.6 破壞模式及損傷發(fā)展71-74
• 4.7 本章小結(jié)74-75
• 5 結(jié)論與展望75-78
• 5.1 結(jié)論75-76
• 5.2 展望76-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況83-84
• 致謝84-85

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本文編號：1112540