本文關鍵詞：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】：大量的工程實踐表明,利用纖維增強復合材料(Fiber Reinforced Polymer,簡稱FRP)對鋼筋混凝土(RC)構件進行加固能夠顯著提高結構或構件的承載力和耐久性。近年來,FRP加固技術已經得到了越來越廣泛的應用,成為了國內外土木工程領域的一個前沿課題。為了深入了解FRP片材加固效果,國內外學者對FRP加固構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)境條件下的實驗探索。然而,關于FRP加固構件在實際運營環(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構件疲勞和耐久性能的影響,對于加固構件在實際工程中的應用具有重要理論意義,對舊橋結構的FRP加固設計以及改善加固性能等具有重大的應用價值。本文在課題組前期大量研究的基礎上,結合廣東地區(qū)一年當中氣候的變化特征,采用本課題組具有自主知識產權的新型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行了理論分析以及實驗研究。主要研究內容和結論如下: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驗方法,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的荷載水平下實施了環(huán)境疲勞實驗,得到了S~N實驗曲線。根據S~N實驗曲線,推定了濕熱循環(huán)條件下CFL加固RC梁的疲勞極限。研究結果表明,與室溫大氣環(huán)境下的疲勞實驗結果相比,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。研究結果表明,在濕熱循環(huán)條件下,實驗梁的動態(tài)割線剛度呈正弦型周期性下降;在疲勞損傷第一階段結束時,加固梁的損傷量為0.14;當損傷量達到0.37時,加固梁開始進入失穩(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-混凝土界面應力的影響。研究結果表明,①在溫度和濕度的影響下,加固梁界面的端部會出現應力集中現象;②廣東地區(qū)橋梁所處濕熱環(huán)境會對加固梁界面的應力產生周期性的變化,其中,每年的11月~2月期間,CFL-混凝土界面的剪應力會減小;每年3月~10月期間,CFL-混凝土界面的剪應力會增大,最大剪應力可達到界面剪切強度的21%左右。在此期間濕熱環(huán)境會加速界面的剪切破壞。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O342;O346.2

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本文編號：1184031