掺入混杂纤维对混凝土墩柱耐海水腐蚀性能影响

摘要

海工环境下钢筋混凝土结构容易遭受氯离子腐蚀而导致结构过早损坏。在地震荷载和腐蚀的双重作用下，钢筋和混凝土桥墩的耐久性、安全性受到严重危害。在混凝土中掺入纤维，提高海水腐蚀环境下构件的使用寿命己成为目前研究的热点。本文采用高强、高弹模、亲水性能好的PVA纤维和钢纤维进行混杂，研究PVA-钢混杂纤维混凝土(PSFRC)桥墩在海水腐蚀环境下的抗震性能，主要作了以下工作:
　　(1)首先，对比研究了PSFRC的工作性能、立方体抗压强度和抗劈拉强度。探讨了海水腐蚀前后PVA-钢混杂纤维对混凝土基本力学性能的影响，从PSFRC压、拉力学性能角度，分析PVA-钢混杂纤维在海工环境下对桥梁墩柱的可能影响。
　　(2)其次，对PSFRC梁进行了弯曲韧性试验。研究掺入PVA-钢混杂纤维后在海水腐蚀环境下对混凝土弯曲韧性的影响。从PVA-钢混杂纤维在腐蚀环境下增强混凝土韧性和延性方面，分析PVA-钢混杂纤维在海工环境下对桥墩抗承载力、变形和耗能能力的影响。
　　(3)最后，在力学试验的基础上，通过ABAQUS有限元软件，对PSFRC墩柱进行反复荷载作用下滞回特性、刚度退化、骨架曲线和耗能能力等相关方面进行对比分析，探讨了海水腐蚀环境下PVA-钢混杂纤维对混凝土桥梁墩柱抗震性能的影响。在海工环境下，为PVA-钢混杂纤维在桥梁墩柱的使用上提供可靠的依据。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 氯离子侵蚀作用下钢筋混凝土研究现状

1．2．1 氯离子在钢筋混凝土中传输入侵理论

1．2．2 氯离子对钢筋混凝土腐蚀机理

1．2．3 钢筋混凝土柱锈蚀后抗震性能研究

1．3 纤维混凝土研究现状

1．3．1 纤维混凝土的阻裂效应和抗氯离子扩散能力

1．3．2 混杂纤维混凝土性能研究

1．3．3 PVA-钢纤维混杂纤维研究

1．4 研究的主要内容及目标

第二章 试验概况

2．1 试验原材料及配合比

2．1．1 试验原材料

2．1．2 试验配合比

2．2 试件类型

2．3 试件制作与养护

2．4 试件腐蚀

2．5 试验方法

2．5．1 试验设备

2．5．2 试验过程

2．6 本章小结

第三章 海工环境下PSFRC力学性能试验研究

3．1 新拌混凝土坍落度试验

3．1．1 新拌PSFRC的工作性能

3．1．2 坍落度试验结果

3．2 海工环境下PSFRC立方体抗压强度试验

3．2．1 试件破坏形态

3．2．2 试验结果与分析

3．3 海工环境下PSFRC劈拉强度试验

3．3．1 试件破坏形态

3．3．2 试验结果与分析

3．4 本章小结

第四章 海工环境下PSFRC梁弯曲韧性试验研究

4．1 试件破坏形态及分析

4．2 PSFRC梁弯曲韧性评价和计算方法

4．2．1 弯曲韧性评价方法

4．2．2 弯曲韧性计算方法

4．3 PSFRC梁试验结果及弯曲韧性评价

4．3．1 氯盐腐蚀环境对PSFRC梁弯曲韧性指数影响

4．3．2 氯盐腐蚀环境对PSFRC梁弯曲韧度比影响

4．4 本章小结

第五章 海工环境下PSFRC墩柱抗震性能分析

5．1 混凝土和钢筋本构关系选取

5．1．1 普通混凝土本构关系选取

5．1．2 混杂纤维混凝土本构关系选取

5．1．3 钢筋本构模型

5．1．4 钢筋和混凝土粘结滑移本构模型选取

5．1．5 CDP模型中其他参数选择

5．1．6 腐蚀前后PSFRC材料特性

5．2 PSFRC墩柱抗震性能有限元模型及单元选取

5．3 PSFRC墩柱抗震有限元模型建立

5．3．1 PSFRC墩柱模型简述

5．3．2 PSFRC墩柱有限元建立

5．3．3 加载制度

5．4 PSFRC墩柱抗震有限元结果分析

5．4．1 PSFRC墩柱滞回曲线

5．4．2 反复荷载作用下PSFRC墩柱变形图

5．4．3 PSFRC墩柱骨架曲线

5．4．4 PSFRC墩柱刚度退化

5．4．5 PSFRC墩柱滞回曲线耗能

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简历