硫酸盐侵蚀下CFRP-混凝土界面力学行为研究

摘要

碳纤维增强复合材料(即 CFRP)加固混凝土结构是否成功主要取决于 CFRP与混凝土之间的界面粘结性能的良好程度,即 CFRP-混凝土界面粘结性能是CFRP加固技术的关键所在,恶劣环境会造成CFRP增强混凝土结构界面粘结性能的失效和退化,故 CFRP与所要加固结构的界面粘结性能的耐久性是评估CFRP加固混凝土结构耐久性优良的关键。
　　截止目前为止,对于盐类侵蚀在CFRP-混凝土界面的粘结性能方面的影响的探讨主要集中在东部海水(以氯盐为主)环境方面,缺少西部寒旱环境硫酸盐侵蚀方面的研究。就盐类侵蚀而言,氯盐主要腐蚀钢筋,而硫酸盐主要是与混凝土发生物理作用和化学作用,因此硫酸盐对CFRP-混凝土界面粘结性能的影响较氯盐更大。本文在硫酸盐侵蚀下 CFRP-混凝土界面的粘结-滑移本构关系的最新研究成果的基础上,对硫酸盐侵蚀下CFRP-混凝土界面的力学行为和剥离破坏进行了研究。
　　首先,根据硫酸盐侵蚀下的双线性粘结-滑移本构关系得到单面剪切试验模型下的 CFRP-混凝土界面问题中剪应力分布、轴向正应力分布以及荷载-位移关系的解析解,从而预测出整个界面剪应力传播和剥离破坏的过程。
　　其次,根据前面推导得到的解析表达式,研究了CFRP粘结长度、CFRP刚度以及硫酸盐侵蚀对荷载-位移曲线、极限荷载等的影响,从而解释了单面剪切模型搭接接头的应力传递机制、界面裂纹扩展等行为。
　　最后,运用有限元软件(ANSYS)模拟再现界面的整个破坏过程,研究了不同的CFRP粘结长度时的荷载-位移曲线、界面剪应力分布情况和 CFRP轴向正应力分布情况,并与数值求解进行了对比分析。
　　通过以上工作对硫酸盐侵蚀下 CFRP-混凝土界面的力学行为和界面剥离问题全过程有了一定的理解,为西部寒旱硫酸盐环境下CFRP加固混凝土结构设计提供理论依据。

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目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 CFRP-混凝土粘结性能试验研究

1.4 CFRP-混凝土粘结性能理论研究

1.5 本文的研究意义

1.6 本文主要研究内容

1.7 课题来源

2硫酸盐侵蚀下CFRP-混凝土界面剥离全过程研究

2.1 引言

2.2 CFRP-混凝土基本界面模型和受硫酸盐侵蚀下界面粘结-滑移本构模型

2.3 CFRP-混凝土界面粘结长度较长时的求解过程

2.4 CFRP-混凝土界面粘结长度不足时的求解过程

2.5本章小结

3数值求解与结果分析

3.1引言

3.2荷载-位移曲线

3.3 影响参数分析

3.4本章小结

4有限元模拟

4.1引言

4.2 有限元模型简介

4.3 荷载-位移曲线

4.4界面剪应力分布情况

4.5 轴向正应力

4.6 本章小结

5结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果