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FRP加固钢筋混凝土梁的可靠度研究

石谦  
【摘要】:纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Plastic,简称FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲劳等优点,越来越被广泛地应用于土木工程领域。从上世纪90年代起,国内外学者对FRP加固混凝土结构技术开展了广泛地研究,包括FRP加固受力特征与破坏模式,FRP材料参数,计算模式的不确定性,不同荷载组合对加固后的钢筋混凝土梁(Reinforced Concrete Beams,简称RC梁)可靠度的影响等方面,并取得了一系列的进展。但主要集中在将加固后的新旧部分作为整体来分析其可靠度,实际上,FRP加固后RC梁的破坏往往是由其中某部分(原有的钢筋混凝土或新加的FRP)可靠性过低引起的。目前对考虑加固后新旧部分的协调性和耐久性的可靠度以及剩余寿命的研究比较少,因此有必要对其进行深入研究。本文考虑了加固构件新旧部分的协调问题,研究了影响构件加固后新旧各部分可靠度的因素,通过建立各部分的时变可靠度模型预测了结构的剩余寿命,并提出了基于剩余寿命的可靠度设计方法。主要工作内容和成果如下:(1)对已经服役若干年的结构构件,基于现行的加固规范,考虑了新旧结构的区别、钢筋和混凝土的时变效应以及二次受力的特点,对承载力公式进行了改进,推导出了RC梁新旧各部分的可靠度计算公式。(2)研究了FRP材料性能及用量等参数对新旧部分的可靠度及其一致性的影响。结果表明,提高FRP材料性能及用量,原有部分可靠度基本保持不变,新加部分可靠度提高;通过调整各参数能够使新旧部分可靠度协调一致,避免了结构因其中某一部分可靠度较低导致结构失效。(3)基于加固后RC梁各组成部分的长期性能,建立了RC梁新旧各部分的时变可靠度模型,分析了钢筋与混凝土粘结力衰减等因素对时变可靠度及剩余寿命的影响。(4)预测了结构采用不同种类FRP,在不同卸载程度和不同加固面积下的剩余使用寿命,并提出了基于剩余寿命的FRP加固RC梁的可靠度设计方法。本文为FRP加固混凝土结构的可靠度设计,以及加固后构件剩余寿命评估提供了有益的理论支持,这是首次在FRP加固RC梁中考虑新旧部分的协调问题,具有一定的实用价值。


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