【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,考慮我國南方和沿海地區(qū)的海水環(huán)境和溫度變化、以及運營橋梁承載構件的實際工作狀況,本文構建碳纖維薄板(CFL)加固RC構件,并以此作為研究對象,提出溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用的加速疲勞實驗方法,研制溫度-海水環(huán)境模擬與控制系統(tǒng);探討氯離子對CFL加固RC構件的侵蝕機理、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構件的環(huán)境疲勞/耐久性問題。本文的主要研究內(nèi)容與結論如下:(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驗方法,搭建復雜環(huán)境與載荷耦合作用的實驗平臺,本研究基于珠江幾個主要入�？诟浇Ｓ虻柠}度分布規(guī)律、以及該地區(qū)橋梁的實際工作溫度,建立了智能環(huán)境模擬與控制系統(tǒng)的工作原理,設計了能夠與經(jīng)改進的MTS810試驗系統(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)過試運營和第三方檢測機構檢驗,本環(huán)境系統(tǒng)技術指標先進,滿足了各項設計功能。(2)CFL加固RC構件的氯離子侵蝕機理研究。按照有/無CFL加固、不同裂縫寬度設計制作了帶裂縫RC試件和CFL加固RC試件,然后按照不同預處理時間(0d,10d,20d,30d,40d,50d,60d)分組對試件進行了中性鹽霧實驗,探討了鹽霧濃度、裂縫寬度等對CFL加固RC構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制,建立了氯離子擴散模型。研究結果表明:1)對于CFL加固RC試件,經(jīng)過50d的鹽霧處理后氯離子才能到達鋼筋表面,CFL加固層對防止氯離子的侵蝕作用明顯;2)當裂縫寬度在0.6mm以內(nèi)時,CFL加固層抵抗氯離子侵蝕的效果較好;3)鹽霧預處理時間較短時,試件的破壞模式為彎曲破壞,預處理時間較長時為剪切破壞;4)提出的CFL加固和未加固RC試件的氯離子擴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)境疲勞實驗研究。首先,模擬了廣東沿海地區(qū)橋梁服役的真實環(huán)境,利用自主搭建的實驗平臺,提出了溫度-海水環(huán)境與荷載耦合作用下橋梁承載構件的疲勞實驗方法。然后,設定了5組溫度-海水環(huán)境、每組3~4個荷載水平,成功地實施了溫度-海水環(huán)境與循環(huán)荷載耦合作用下CFL加固RC梁的環(huán)境疲勞實驗。實驗研究結果表明: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)達到了設計所要求的技術性能指標;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。其破壞過程可認為是:混凝土開裂→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)境疲勞實驗結果以及理論分析,探討了鹽霧環(huán)境對加固梁疲勞損傷演化的影響機制,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測方法。研究結果表明:1)氯離子侵蝕對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)初步的實驗驗證結果表明,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、準確地預測溫度-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。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O346.2

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 聶春景;;橋梁的維修加固技術研究與應用[J];交通世界(建養(yǎng).機械);2013年Z1期

2 王琦;檀琳琳;王潔;;碳纖維環(huán)氧復合材料鹽霧老化試驗研究[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構件耐久性實驗方法研究[J];實驗力學;2011年05期

4 侯一烈;趙穎華;張力偉;張斌;;海水環(huán)境下碳纖維復合材料混凝土的強度試驗[J];大連海事大學學報;2009年03期

5 宋國棟;趙尚傳;付智;國天逵;;氯離子臨界濃度研究現(xiàn)狀與進展[J];公路交通科技(應用技術版);2009年07期

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

7 師素粉;夏蘭廷;李宏戰(zhàn);孫紹波;;鹽溶液濃度對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;;浸漬樹脂快速與自然老化試驗對應關系[J];工業(yè)建筑;2006年08期

9 劉沐宇,李開兵;碳纖維布加固混凝土梁的疲勞性能試驗研究[J];土木工程學報;2005年09期

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

相關會議論文 前1條

1 孫盛佩;;臺州沿海氯鹽對工程腐蝕情況的調(diào)查研究報告[A];第八屆全國混凝土耐久性學術交流會論文集[C];2012年

相關博士學位論文 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;2016年

2 周昊;濕熱環(huán)境下FRP加固RC構件耐久性實驗方法研究[D];華南理工大學;2012年

3 胡安妮;荷載和惡劣環(huán)境下FRP增強結構耐久性研究[D];大連理工大學;2007年

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

5 任慧韜;纖維增強復合材料加固混凝土結構基本力學性能和長期受力性能研究[D];大連理工大學;2003年

相關碩士學位論文 前2條

1 聶紅宇;開裂狀態(tài)對氯離子環(huán)境中混凝土結構耐久性影響研究[D];中南大學;2012年

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

本文編號：2747041