發(fā)布時(shí)間：2018-03-04 05:23

  本文選題：碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)加固　切入點(diǎn)：鋼筋混凝土梁　出處：《東南大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：近幾十年來(lái),碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)在加固修復(fù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用迅速發(fā)展。CFRP已廣泛用于加固修復(fù)鋼筋混凝土橋梁等需承受反復(fù)荷載的結(jié)構(gòu),所以急需了解CFRP加固鋼筋混凝土梁的抗疲勞性能。CFRP與混凝土之間良好的黏結(jié)是保證CFRP加固構(gòu)件正常工作的前提,所以CFRP-混凝土界面黏結(jié)的抗疲勞性能直接影響到CFRP抗疲勞加固的效果。基于此,本文采用試驗(yàn)研究、理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬等手段,對(duì)CFRP抗彎加固鋼筋混凝土梁的界面及整體的抗疲勞性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下：采用梁式試驗(yàn)方法,以荷載水平、混凝土強(qiáng)度、CFRP布與混凝土寬度比、黏結(jié)長(zhǎng)度、加載頻率為變量,進(jìn)行了CFRP布-混凝土的界面靜載和疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,在其它條件相同的情況下,增大CFRP布與混凝土寬度比或加載頻率,疲勞壽命降低；而增大混凝土強(qiáng)度或增加黏結(jié)長(zhǎng)度可提高疲勞壽命。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,基于本文提出的考慮多因素的CFRP-混凝土界面疲勞壽命預(yù)測(cè)方法,得出同時(shí)考慮平均應(yīng)力幅、混凝土強(qiáng)度、CFRP布與混凝土寬度比、CFRP布黏結(jié)長(zhǎng)度影響的CFRP布-混凝土界面AS-N曲線(應(yīng)力水平與疲勞壽命的關(guān)系曲線)經(jīng)驗(yàn)公式�；跀嗔蚜W(xué)理論,結(jié)合CFRP布-混凝土的界面疲勞試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)CFRP-混凝土界面疲勞裂縫擴(kuò)展行為進(jìn)行研究。采用能量釋放率來(lái)描述裂紋的擴(kuò)展情況,提出FRP加固混凝土構(gòu)件界面裂紋能量釋放率的計(jì)算方法�；谠撍惴�,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果提出了重復(fù)荷載作用下CFRP布加固混凝土梁中彎曲裂縫引起的界面裂紋擴(kuò)展速率模型。基于CFRP布-混凝土的界面疲勞試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)重復(fù)荷載作用下CFRP布-混凝土界面黏結(jié)滑移關(guān)系的演化規(guī)律進(jìn)行研究。研究發(fā)現(xiàn),重復(fù)荷載作用會(huì)導(dǎo)致黏結(jié)滑移本構(gòu)關(guān)系的退化,這種退化表現(xiàn)在CFRP布與混凝土界面黏結(jié)層剛度的退化以及抗剪強(qiáng)度的降低。基于試驗(yàn)結(jié)果,提出了重復(fù)荷載作用下CFRP布-混凝土界面的黏結(jié)滑移退化模型。對(duì)貼片加固梁(在梁表面黏貼片材)的界面剪應(yīng)力的計(jì)算方法進(jìn)行研究。提出了計(jì)算貼片加固梁的界面剪應(yīng)力的改進(jìn)方法。該方法同時(shí)考慮了由剪切變形對(duì)彎矩和軸向力引起的縱向變形的影響,并能用于求解任意荷載下的界面剪應(yīng)力。該方法能夠更準(zhǔn)確計(jì)算貼片加固梁的界面剪應(yīng)力�；谝延械脑囼�(yàn)研究結(jié)果對(duì)鋼筋混凝土梁的疲勞損傷機(jī)理進(jìn)行研究。從鋼筋混凝土梁剛度的退化入手,提出用剩余抗彎剛度來(lái)定義其疲勞損傷參數(shù),在此基礎(chǔ)上提出了鋼筋混凝土梁疲勞累積損傷模型,根據(jù)已有試驗(yàn)結(jié)果,得出模型相關(guān)系數(shù)表達(dá)式。并提出了鋼筋混凝土梁的疲勞損傷評(píng)估方法。為驗(yàn)證本文提出的方法和模型的可行性,進(jìn)行了CFRP布加固損傷鋼筋混凝土梁的疲勞試驗(yàn)。引入本文提出的CFRP布-混凝土界面疲勞裂縫擴(kuò)展模型、重復(fù)荷載作用下CFRP布-混凝土界面黏結(jié)滑移退化模型、貼片加固梁界面剪應(yīng)力的計(jì)算方法、鋼筋混凝土梁的疲勞損傷評(píng)估方法對(duì)疲勞荷載下CFRP布加固損傷鋼筋混凝土梁界面剪應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算分析,并與CFRP布加固損傷鋼筋混凝土梁的疲勞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,說(shuō)明本文提出的方法和模型具有一定的可行性。并在此基礎(chǔ)上對(duì)外貼FRP加固鋼筋混凝土梁的疲勞設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了探討,提出了外貼CFRP布加固鋼筋混凝土梁正截面材料的疲勞應(yīng)力驗(yàn)算方法。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU375.1

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