【摘要】：以亞熱帶沿海地區(qū)服役的鋼筋混凝土(RC)橋梁為研究背景,考慮我國(guó)南方和沿海地區(qū)的海水環(huán)境和溫度變化、以及運(yùn)營(yíng)橋梁承載構(gòu)件的實(shí)際工作狀況,本文構(gòu)建碳纖維薄板(CFL)加固RC構(gòu)件,并以此作為研究對(duì)象,提出溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用的加速疲勞實(shí)驗(yàn)方法,研制溫度-海水環(huán)境模擬與控制系統(tǒng);探討氯離子對(duì)CFL加固RC構(gòu)件的侵蝕機(jī)理、以及在溫度-海水環(huán)境與循環(huán)荷載耦合作用下CFL加固RC構(gòu)件的環(huán)境疲勞/耐久性問(wèn)題。本文的主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下:(1)溫度-海水環(huán)境模擬與控制系統(tǒng)研發(fā)。為了模擬亞熱帶沿海地區(qū)服役的RC橋梁的實(shí)際工作環(huán)境,提出溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用的加速疲勞實(shí)驗(yàn)方法,搭建復(fù)雜環(huán)境與載荷耦合作用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),本研究基于珠江幾個(gè)主要入�？诟浇Ｓ虻柠}度分布規(guī)律、以及該地區(qū)橋梁的實(shí)際工作溫度,建立了智能環(huán)境模擬與控制系統(tǒng)的工作原理,設(shè)計(jì)了能夠與經(jīng)改進(jìn)的MTS810試驗(yàn)系統(tǒng)配套使用的溫度-海水環(huán)境模擬與控制系統(tǒng),并委托廠家成功地試制了該環(huán)境系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)試運(yùn)營(yíng)和第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢驗(yàn),本環(huán)境系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn),滿(mǎn)足了各項(xiàng)設(shè)計(jì)功能。(2)CFL加固RC構(gòu)件的氯離子侵蝕機(jī)理研究。按照有/無(wú)CFL加固、不同裂縫寬度設(shè)計(jì)制作了帶裂縫RC試件和CFL加固RC試件,然后按照不同預(yù)處理時(shí)間(0d,10d,20d,30d,40d,50d,60d)分組對(duì)試件進(jìn)行了中性鹽霧實(shí)驗(yàn),探討了鹽霧濃度、裂縫寬度等對(duì)CFL加固RC構(gòu)件的氯離子侵蝕速度、試件破壞模式及極限承載力的影響機(jī)制,建立了氯離子擴(kuò)散模型。研究結(jié)果表明:1)對(duì)于CFL加固RC試件,經(jīng)過(guò)50d的鹽霧處理后氯離子才能到達(dá)鋼筋表面,CFL加固層對(duì)防止氯離子的侵蝕作用明顯;2)當(dāng)裂縫寬度在0.6mm以?xún)?nèi)時(shí),CFL加固層抵抗氯離子侵蝕的效果較好;3)鹽霧預(yù)處理時(shí)間較短時(shí),試件的破壞模式為彎曲破壞,預(yù)處理時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)為剪切破壞;4)提出的CFL加固和未加固RC試件的氯離子擴(kuò)散方程是有效和可行的。(3)溫度-海水環(huán)境與荷載耦合下CFL加固RC梁的環(huán)境疲勞實(shí)驗(yàn)研究。首先,模擬了廣東沿海地區(qū)橋梁服役的真實(shí)環(huán)境,利用自主搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),提出了溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下橋梁承載構(gòu)件的疲勞實(shí)驗(yàn)方法。然后,設(shè)定了5組溫度-海水環(huán)境、每組3~4個(gè)荷載水平,成功地實(shí)施了溫度-海水環(huán)境與循環(huán)荷載耦合作用下CFL加固RC梁的環(huán)境疲勞實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明:1)在恒溫-恒鹽霧濃度條件下,研發(fā)的智能環(huán)境模擬與控制系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)所要求的技術(shù)性能指標(biāo);2)溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下的CFL加固RC梁的破壞模式都是受拉鋼筋(主筋)斷裂。其破壞過(guò)程可認(rèn)為是:混凝土開(kāi)裂→受拉鋼筋腐蝕→主筋斷裂→碳纖維薄板剝離→試件破壞。這表明溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下,受拉鋼筋的抗腐蝕性能是影響CFL加固RC梁的環(huán)境疲勞性能的關(guān)鍵因素。(4)溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下CFL加固RC梁的疲勞性能研究�；诃h(huán)境疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及理論分析,探討了鹽霧環(huán)境對(duì)加固梁疲勞損傷演化的影響機(jī)制,建立了溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下CFL加固RC梁的環(huán)境疲勞方程,提出了溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下CFRP加固RC梁疲勞壽命及疲勞極限的預(yù)測(cè)方法。研究結(jié)果表明:1)氯離子侵蝕對(duì)CFL加固RC梁的環(huán)境疲勞壽命/耐久性的影響是顯著的,氯離子濃度越高加固梁的疲勞壽命與疲勞極限越低。溫度-海水環(huán)境(50℃,5%鹽度)下加固梁的疲勞極限比高溫高濕環(huán)境(50℃,95%R.H)的降低了6.2%,比室溫大氣環(huán)境下的降低了25%左右;2)初步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明,本文建立的溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下加固梁的環(huán)境疲勞方程是有效和可行的。利用該環(huán)境疲勞方程,可方便、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)溫度-海水環(huán)境與循環(huán)荷載耦合作用下CFRP加固RC梁的疲勞壽命和疲勞極限。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O346.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 聶春景;;橋梁的維修加固技術(shù)研究與應(yīng)用[J];交通世界(建養(yǎng).機(jī)械);2013年Z1期

2 王琦;檀琳琳;王潔;;碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料鹽霧老化試驗(yàn)研究[J];裝備環(huán)境工程;2011年05期

3 灻培彥;周昊;鄭小紅;郭馨艷;;濕熱環(huán)境下FRP加固RC構(gòu)件耐久性實(shí)驗(yàn)方法研究[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2011年05期

4 侯一烈;趙穎華;張力偉;張斌;;海水環(huán)境下碳纖維復(fù)合材料混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2009年03期

5 宋國(guó)棟;趙尚傳;付智;國(guó)天逵;;氯離子臨界濃度研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J];公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版);2009年07期

6 張玲玲;張陵;馬建勛;;海洋環(huán)境下碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料片材的耐久性[J];建筑材料學(xué)報(bào);2008年06期

7 師素粉;夏蘭廷;李宏戰(zhàn);孫紹波;;鹽溶液濃度對(duì)鑄鐵腐蝕性能的影響[J];鑄造;2008年08期

8 岳清瑞;楊勇新;郭春紅;才鵬;趙顏;;浸漬樹(shù)脂快速與自然老化試驗(yàn)對(duì)應(yīng)關(guān)系[J];工業(yè)建筑;2006年08期

9 劉沐宇,李開(kāi)兵;碳纖維布加固混凝土梁的疲勞性能試驗(yàn)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2005年09期

10 張軻,葉列平,岳清瑞;預(yù)應(yīng)力碳纖維布加固混凝土梁彎曲疲勞性能試驗(yàn)研究[J];工業(yè)建筑;2005年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前1條

1 孫盛佩;;臺(tái)州沿海氯鹽對(duì)工程腐蝕情況的調(diào)查研究報(bào)告[A];第八屆全國(guó)混凝土耐久性學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 覃廣;濕熱環(huán)境下CFL加固RC梁疲勞性能研究[D];華南理工大學(xué);2016年

2 周昊;濕熱環(huán)境下FRP加固RC構(gòu)件耐久性實(shí)驗(yàn)方法研究[D];華南理工大學(xué);2012年

3 胡安妮;荷載和惡劣環(huán)境下FRP增強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性研究[D];大連理工大學(xué);2007年

4 陳鳳山;海洋環(huán)境下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)CFRP加固研究[D];大連理工大學(xué);2007年

5 任慧韜;纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)基本力學(xué)性能和長(zhǎng)期受力性能研究[D];大連理工大學(xué);2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 聶紅宇;開(kāi)裂狀態(tài)對(duì)氯離子環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性影響研究[D];中南大學(xué);2012年

2 姚昌建;沿海碼頭混凝土設(shè)施受氯離子侵蝕的規(guī)律研究[D];浙江大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2747041