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《大连理工大学》 2007年
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海洋环境下钢筋混凝土结构CFRP加固研究

陈凤山  
【摘要】: 多年来的码头调查证实,海洋环境下的钢筋混凝土结构锈蚀严重,造成保护层混凝土开裂,甚至剥落,使钢筋向外界环境严重裸露,导致结构耐久性严重不足。近些年来,国内外兴起了对碳纤维复合材料应用于结构加固的研究,特别是这种材料有着非常好的抗拉性能和耐久性能。因此,本文结合原中港集团2003年度重点技术开发项目《海工混凝土结构碳纤维加固成套技术研究》,主要开展了以下的研究工作: 1、研制了适合在潮湿混凝土表面粘贴CFRP进行加固用的系列湿固化粘结剂。试验证明,其本体强度、工艺性能、正拉粘结性能均能满足我国加固规程中的性能要求。为了研究这种材料在加固中的广泛适用性,还进行了用以浸渍和粘贴CFRP时的正拉性能试验,并同市场上常见的Araodite牌配套粘结树脂进行了试验对比。此外,还通过钢筋混凝土梁的弯曲试验,证明了这种湿固化粘结剂完全能满足CFRP对结构的加固需要,并且性能不低于使用Araodite时的性能。 2、进行了CFRP短期力学性能试验,同时还进行了CFRP浸渍于碱溶液、浸渍于盐溶液、经人工老化后的力学性能试验。试验证实,上述几种长期环境条件作用对CFRP的极限强度影响不大,但能显著降低CFRP的极限延伸率,碱溶液浸渍、盐溶液浸渍显著降低了CFRP的弹性模量,而人工老化则几乎没什么影响。试验结果分析证明,应用于加固结构分析的CFRP的应力-应变关系,可应用线弹性关系。 3、通过试验研究,证实了在混凝土表面粘贴CFRP,能有效地阻隔Cl~-向混凝土渗透。因此,当海工混凝土结构使用外贴CFRP方法进行维修加固时,可以考虑将CFRP作为表面防护的一部分。 4、通过24片试验梁的加载试验,研究了钢筋混凝土梁CFRP抗弯加固的相关问题。试验证明,粘贴CFRP对钢筋混凝土梁能有效地提高抗弯承载力和刚度,并能有效地延缓裂缝的开展。CFRP用量越大,这种作用效果就越好。此外,随着钢筋配筋率的提高,CFRP加固的效果变得越来越不明显,CFRP的作用在构件的带裂缝工作阶段比整体工作阶段时要突出。在有限的CFRP用量下,粘贴CFRP一般不改变构件的破坏模式。分析结果证实,用我国加固规程中的抗弯承载力公式计算,计算值与试验值比较吻合,可以应用于海工混凝土梁CFRP加固时梁的承载力计算。 5、通过4片钢筋混凝土单向板的加载试验,研究了在受拉区粘贴CFRP对构件提高抗弯承载力、延缓裂缝开展、提高结构刚度的有效性。试验证实,CFRP加固钢筋混凝土板的破坏模式均为弯曲破坏。分析结果证明,抗弯承载力试验值低于按照我国CFRP加固规程的计算值。因此,宜采用一定的折减系数计算为宜。 6、通过28片试验梁的抗剪加载试验,在试验梁分别经过了腐蚀、加载预裂、腐蚀后加载预裂等后,粘贴CFRP进行抗剪加固,研究了各种情况下CFRP加固梁的力学性能。试验发现,腐蚀损伤、加载预裂损伤对CFRP加固试验梁的性能影响不大,并且有腐蚀和加载预裂CFRP加固试验梁的荷载-挠度曲线为双直线折线状。除了闭口形式的横向CFRP条加固对试验梁抗剪强度提高比较突出、表现出较好的延性外,U形和侧面粘贴之间的加固效果相差很小,破坏模式均为脆性破坏。分析结果证明,抗剪承载力试验值均低于按照我国CFRP加固规程的计算值。因此,宜在计算公式中引入折减系数。 7、进行了18根素混凝土方形截面柱、12根素混凝土圆形截面柱、12根钢筋混凝土方形截面柱的加载试验,分别研究了外包CFRP对上述三种梁加固后的性能。试验说明,外包CFRP可以大幅度提高素混凝土柱的轴心抗压承载力,但在不同程度上降低了延性。尤其对于圆形截面柱,提高幅度会随着外包面积比例的增加而提高很显著,全包时甚至达到36%。而CFRP加固钢筋混凝土柱也能提高其轴向抗压承载力,但提高幅度远不如对素混凝土柱的提高幅度。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU375

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【引证文献】
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7 喻怀中;王彦明;;输水建筑物耐久性的后评价和优化设计[A];第二届全国结构工程学术会议论文集(下)[C];1993年
8 秦士洪;姚爱军;;预应力砼结构物的裂缝控制对耐久性的影响[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1998年
9 刘金伟;谢慧才;熊光晶;;钢筋砼修补梁长期荷载性能实验研究[A];第八届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1999年
10 张恺;包琦玮;刘能文;;除冰盐对桥梁耐久性的影响[A];工程安全及耐久性——中国土木工程学会第九届年会论文集[C];2000年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王琳琳 记者 聂乔;市学联召开第十一次代表大会[N];大连日报;2006年
2 首席记者 刘海鹰;市校科技合作实现双赢[N];盘锦日报;2007年
3 本报记者 王荣琦黄宝锋;最有可能汗水让我们的梦想越来越清晰[N];辽宁日报;2008年
4 ;大连理工大学——培养少数民族人才 促进民族团结进步[N];中国民族报;2005年
5 罗冰;校企合作,路该怎么走?[N];科技日报;2003年
6 魏宇娜;英特尔建厂人才储备先行[N];大连日报;2007年
7 张昕本报记者 姜云飞;重建人才对接链需要社会整体加温[N];大连日报;2008年
8 记者 韩永刚;郭东明 科研路上日夜兼程[N];辽宁日报;2009年
9 姚化成 任晶惠;数百“洋大学”纷涌大连高等学府[N];大连日报;2005年
10 李霞;大连理工大学校企合作成果显著[N];中国高新技术产业导报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈凤山;海洋环境下钢筋混凝土结构CFRP加固研究[D];大连理工大学;2007年
2 王宝民;纳米SiO_2高性能混凝土性能及机理研究[D];大连理工大学;2009年
3 熊宇;无机改性处理对牙本质粘结性能影响的研究[D];第四军医大学;2006年
4 蒋元平;CFRP加固RC梁变形性能的试验研究及理论分析[D];武汉理工大学;2009年
5 崔迪;形状记忆合金及其智能混凝土结构研究[D];大连理工大学;2007年
6 张建玲;缓粘结部分预应力混凝土梁疲劳性能试验研究[D];大连理工大学;2007年
7 李金波;锈蚀钢筋混凝土柱抗震加固研究[D];大连理工大学;2009年
8 杨则英;既有钢筋混凝土桥梁安全性耐久性综合评估方法研究[D];大连理工大学;2004年
9 梁涛;新疆苏巴什佛寺遗址保护加固研究[D];兰州大学;2010年
10 郑永保;构筑物独立浅基础设计可靠度理论研究及工程应用[D];重庆大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晶;石灰石粉掺量对混凝土性能影响的试验研究[D];大连理工大学;2007年
2 王骞;膨胀型混凝土长期性能及徐变特性研究[D];大连理工大学;2008年
3 张高勤;矿物增稠型的干粉砂浆性能的研究[D];南京林业大学;2004年
4 马少军;高性能混凝土及其抗裂性能的研究[D];西北农林科技大学;2004年
5 杨洪波;体外预应力法在连续梁桥加固中的应用研究[D];大连理工大学;2006年
6 朱航;钢渣矿粉的制备及其在水泥混凝土中的应用研究[D];武汉理工大学;2006年
7 刘俊伯;季冻区环境下的水泥混凝土配合比与路用性能试验研究[D];吉林大学;2009年
8 张鹏飞;高强度纤维素纤维混凝土耐久性试验研究[D];北京工业大学;2009年
9 纪花;掺粉煤灰高性能混凝土的研制与应用技术[D];西安建筑科技大学;2005年
10 杜宁;清水混凝土试验分析与研究[D];同济大学;2006年
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