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自然暴露环境下预应力CFRP加固RC梁长期力学性能研究

余斌  
【摘要】:由于预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土(RC)结构可以更好发挥CFRP高强特性,改变被加固构件的应力分布并提高构件整体的强度等优点,预应力CFRP加固技术越来越得到土木以及交通建设工程领域技术人员的青睐。然而,预应力CFRP增强RC结构大都处于自然暴露环境下,自然暴露环境对预应力CFRP加固RC构件的长期力学性能的影响还未知,相关研究也很少。本文以亚热带自然暴露环境下的预应力CFRP加固RC梁为研究对象,建立理论模型分析了加固构件在自然暴露条件下的长期预应力损失以及CFRP-混凝土界面粘结性能,本文研究成果对预应力CFRP在实际工程中的应用具有一定价值。本文主要研究工作与结论如下:(1)考虑自然暴露条件对混凝土收缩徐变的影响,对加固梁的长期预应力损失展开了研究。与本课题组前期实验对比,将之前提出的预应力损失规律进行了修正,修正后的理论结果与实验结果吻合较好。(2)针对亚热带自然暴露环境,对CFRP加固的RC梁进行自然暴露实验和模型分析,推导出了不同暴露时间下CFRP-混凝土界面的双线性粘结应力-滑移模型。将受环境影响的CFRP-混凝土界面关系代入到CFRP加固结构中,就可以得到CFRP-混凝土界面沿粘结长度全阶段行为的粘结剪切应力以及界面剥离荷载。通过研究发现,受自然暴露影响的预应力CFRP加固RC梁,CFRP-混凝土界面粘结行为在自然暴露初期受到很大影响,而在后期则基本稳定。其中,最大粘结剪切应力和刚度受到的影响最大,最大降低幅度分别为31.9%和36.8%。随着暴露时间的增加,最大粘结剪切应力的位置倾向于向后移动,这表明自然暴露会加速损害界面行为。(3)搭建了自然暴露实验平台,将15根预应力度为22%的预应力加固RC梁和15根非预应力RC梁进行对照实验,以预应力加固梁和非预应力加固梁各5根为一组进行期限分别为1年、2年与3年的自然暴露,实验期间定期监测构件受力、应变、位移以及温度、湿度和盐度等相关参数。在每次暴露期限后进行加载实验和数据分析来完善相关理论。


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