【摘要】：鋼筋混凝土(RC)梁是土木工程領(lǐng)域使用最廣泛的基本構(gòu)件之一,RC梁內(nèi)鋼筋在氯鹽環(huán)境的長(zhǎng)期侵蝕下逐漸銹蝕;銹蝕鋼筋有效截面積、屈服強(qiáng)度及彈性模量等參數(shù)均發(fā)生不同程度劣化,這極大地削弱了 RC梁的抗彎承載性能。碳纖維復(fù)合材料(CFRP)增強(qiáng)技術(shù),憑借抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕、質(zhì)輕等優(yōu)勢(shì),在RC梁構(gòu)件增強(qiáng)修復(fù)中得到廣泛應(yīng)用。因此,有必要進(jìn)一步定量研究銹蝕RC梁的抗彎承載力劣化規(guī)律,建立銹蝕及CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁的抗彎承載力計(jì)算方法,探討CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁抗彎承載力與其可靠度指標(biāo)間的內(nèi)在聯(lián)系。此外,為了論證摻納米高嶺土水泥砂漿對(duì)銹蝕RC梁二次銹蝕的阻抑作用,特采用增大截面法對(duì)銹蝕RC梁進(jìn)行增強(qiáng)試驗(yàn)。具體研究?jī)?nèi)容包括以下幾方面。(1)采用人工通電方式得到主筋銹蝕率不同的試驗(yàn)梁,明確了銹蝕梁銹脹裂縫的分布及發(fā)展規(guī)律;經(jīng)靜力加載試驗(yàn),得到銹蝕及CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁的抗彎承載力及其他力學(xué)指標(biāo)的變化規(guī)律。(2)基于復(fù)合材料力學(xué)經(jīng)典層合梁理論,建立了線彈性條件下的銹蝕及CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁抗彎承載力計(jì)算公式,得到了對(duì)應(yīng)的荷載-撓度關(guān)系,并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。(3)在ANSYS通用有限元軟件中,建立了對(duì)應(yīng)的銹蝕及CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁靜力加載模型;在經(jīng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)證明模型合理的基礎(chǔ)上,采用有限元手段,定量分析了銹蝕及CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁銹蝕主筋與混凝土間的粘結(jié)-滑移規(guī)律。(4)基于一次二階矩法建立了 CFRP增強(qiáng)銹蝕RC梁抗彎承載力可靠度指標(biāo)計(jì)算公式;分析了可靠度指標(biāo)與極限荷載間的協(xié)同變化規(guī)律,為具體增強(qiáng)時(shí)機(jī)提供了預(yù)判和建議;并借助MATLAB GUI工具箱編寫了相應(yīng)的可靠度指標(biāo)計(jì)算界面。(5)采用3種增強(qiáng)方式對(duì)試驗(yàn)梁進(jìn)行"銹蝕-增強(qiáng)-銹蝕"歷程試驗(yàn);分析了各銹蝕RC梁的二次銹蝕通電電流強(qiáng)度值變化情況及其抗彎承載性能劣化規(guī)律;論證了摻納米高嶺土水泥砂漿補(bǔ)強(qiáng)方式對(duì)銹蝕RC梁二次銹蝕進(jìn)程的延緩能力。
[Abstract]:Reinforced concrete (RC) beam is one of the most widely used basic members in civil engineering field. The yield strength and elastic modulus of RC beams are degraded to different degrees, which greatly weaken the flexural bearing capacity of RC beams. (CFRP) reinforced carbon fiber composites (CFRP) have been widely used in the reinforcement and repair of RC beams by virtue of its advantages of high tensile strength, corrosion resistance and light weight. Therefore, it is necessary to study quantitatively the deterioration law of flexural bearing capacity of corroded RC beams, and to establish the calculation method of flexural bearing capacity of corroded and CFRP reinforced corroded RC beams. The relationship between flexural bearing capacity and reliability index of corroded RC beams strengthened by CFRP is discussed. In addition, in order to demonstrate the inhibition effect of nano-kaolin cement mortar on the secondary corrosion of RC beams, the reinforcement test of corroded RC beams was carried out by using the method of increasing cross section. The specific research contents include the following aspects: (1) the experimental beams with different corrosion rates of main tendons are obtained by artificial electrification, and the distribution and development law of rust expansion cracks of corroded beams are clarified, and the static loading tests are carried out. The bending bearing capacity and other mechanical indexes of corroded and corroded RC beams strengthened by CFRP are obtained. (2) based on the classical laminated beam theory of composite mechanics, the formulas for calculating the flexural bearing capacity of corroded and CFRP strengthened RC beams under linear elastic conditions are established. The corresponding load-deflection relationship is obtained and compared with the experimental data. (3) in the general finite element software of ANSYS, the corresponding static loading models of corroded and corroded RC beams are established. On the basis of comparing the experimental data to prove that the model is reasonable, the finite element method is adopted. The bond-slip law between rusty and CFRP strengthened RC beams is quantitatively analyzed. (4) based on the first-order second-order moment method, the formula for calculating the reliability of flexural bearing capacity of corroded RC beams strengthened by CFRP is established. The law of synergistic variation between reliability index and ultimate load is analyzed, which provides prejudgment and suggestion for concrete strengthening time. With the help of MATLAB GUI toolbox, the corresponding calculation interface of reliability index is compiled. (5) the "rust-strengthening-corrosion-corrosion" history test of the test beam is carried out with three reinforcement methods; In this paper, the variation of secondary corrosion current intensity and the deterioration of flexural bearing capacity of the corroded RC beams are analyzed, and the ability of reinforcing the reinforced cement mortar with nano-kaolin to delay the secondary corrosion process of the corroded RC beams is demonstrated.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U441

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2246458