湿热环境下粘钢加固混凝土结构界面力学性能研究

摘要

粘贴钢板加固法亦称为粘钢法，其工作原理是将环氧树脂类粘钢胶涂抹在钢板与混凝土构件的表面上进行贴合，使两者能够共同参与受力的一种较为常见的加固方法。此加固方法不影响原结构的设计体系及受力形式，利用钢板优良的抗拉强度来提高原结构整体的刚度与其抗裂能力，是一种在实际工程中应用广泛的加固手段。钢板与混凝土结构界面的力学性能与粘钢加固后混凝土构件的破坏机理有着密切的关系。因此，对于湿热环境下钢板与混凝土界面耐久性的研究具有十分重要的实际意义与科学价值。本文依托交通运输部建设科技项目“荷载与湿热环境耦合作用下粘贴加固梁桥耐久性关键技术研究”(No.2015318814190)，以钢板与混凝土的粘结界面作为研究对象，采用试验分析手段，探讨湿热环境作用对粘钢加固混凝土结构界面力学性能的影响。主要研究内容和结论如下:
　　①针对西南地区中亚热带气候的特点，提出了合适的湿热环境进行加速试验模拟。通过双剪试验研究，探讨了湿热环境作用对钢板/混凝土界面剪切粘结性能的影响。研究结果表明，湿热环境作用对钢板/混凝土粘贴界面的粘结性能产生了不利的影响，(60℃/95％RH/5d)组试件的极限荷载均值相比(25℃/95％RH/5d)组降低了14.6％;(60℃/95％RH/5d)组试件的极限荷载均值相比(60℃/85％RH/5d)组只降低了1％左右。说明了温度相对于界面粘结性能的影响程度大于湿度的影响，在温湿度均提高的情况下，界面的粘结性能劣化最为严重。研究还发现经高温高湿环境作用后，钢板/混凝土界面的剪切粘结强度、应变发展水平、局部平均剪应力以及粘结刚度均有不同程度的降低。
　　②通过在MTS试验机上开展粘钢加固RC梁三点弯曲力学性能静载试验，研究了湿热环境作用对于试验梁加固界面力学性能的影响，并且对静载下试验梁加固界面的破坏过程与形态进行了分析与描述。研究结果表明，高温高湿环境的作用会使加固试验梁的极限荷载、钢板应变以及受拉钢筋应变的发展水平均呈现降低趋势，并且随着作用时间的增加，这种降低趋势更加明显。
　　③通过对试验数据的分析了解到剪滞型即单线性模型适用于本试验的界面粘结滑移本构关系。采用单线性模型的形式建立了钢板/混凝土界面的粘结滑移本构模型，此模型考虑了温度作用、湿度作用以及温湿度共同作用对本构关系的影响，并且给出了分析模型中两个特征值(τ，s)随着温度和湿度变化的表达式。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 混凝土结构粘钢加固技术

1．3 粘钢加固技术国内外研究动态

1．4 粘贴加固混凝土结构耐久性研究现状

1．5 本文主要研究内容

第二章 粘钢加固混凝土结构界面粘结性能

2．1 引言

2．2 钢板／混凝土界面粘结机理

2．3 钢板乃昆凝土界面受剪破坏机理

2．4 钢板／混凝土界面粘结性能试验方法

2．5 界面粘结强度和承载力计算模型

2．6 考虑界面剥离的粘钢加固RC梁有限元分析方法

2．7 本章小结

第三章 湿热环境下钢板／混凝土双剪试验研究

3．1 引言

3．2 试验材料及试件

3．3 试验装置

3．3．1 湿热环境装置

3．3．2 加载装置

3．4 试验方法

3．4．1 试验方法设计

3．4．2 试验环境设定

3．4．3 正交试验设计

3．4．4 试验数据的测量

3．5 试验结果及分析

3．5．1 试件界面的破坏形式

3．5．2 湿热环境作用对极限荷载的影响

3．5．3 湿热环境作用对剪切粘结强度的影响

3．5．4 湿热环境作用下钢板／混凝土界面应变分布规律

3．5．5 湿热环境作用对局部剪应力的影响

3．5．6 试件相对位移的演化规律

3．6 本章小结

第四章 湿热环境下粘钢加固RC梁界面力学性能试验研究

4．1 引言

4．2 试验材料及试验梁

4．2．1 试验材料

4．2．2 三点弯曲RC试验梁

4．2．3 应变测点

4．3 试验装置

4．3．1 湿热环境装置

4．3．2 加载装置

4．4 试验方案设计

4．5 湿热环境作用下粘钢加固RC梁界面力学性能试验

4．5．1 试验梁的破坏形态与模式

4．5．2 湿热环境对试验梁极限荷载的影响

4．5．3 湿热环境对试验梁跨中钢板与受拉钢筋应变的影响

4．5．4 湿热环境下试验梁底钢板／混凝土界面应变分布规律

4．6 本章小结

第五章 湿热环境下钢板／混凝土界面粘结滑移本构模型

5．1 引言

5．2 界面的粘结滑移模型简述

5．3 界面粘结滑移关系测量理论

5．4 湿热环境下的界面粘结滑移模型

5．5 湿热环境下界面粘结滑移模型的验证

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果