氯盐环境下CFRP加固混凝土结构耐久性研究

摘要

碳纤维增强复合材料（CFRP）由于其轻质高强、施工简易快捷、对原结构的影响小、耐腐蚀性良好、抗疲劳性能好、适用面广等优点被广泛应用于建筑、桥梁等混凝土结构的修复与加固，加固混凝土结构的耐久性问题也越来越受到人们的重视。在我国沿海及北方寒冷地区，由于CFRP加固混凝土结构长期遭受海水（或盐雾）及除冰盐的侵蚀，加固效果可能受到一定程度的影响甚至破坏。本文旨在前人研究的基础上进一步研究氯盐环境下CFRP加固混凝土结构的耐久性问题，包括氯盐环境下CFRP片材、混凝土、CFRP-混凝土界面的粘结性能以及CFRP加固混凝土梁的整体抗弯耐久性，为实际工程提供一定的试验依据和理论参考。主要包括以下几方面的研究工作:
　　(1)开展氯盐环境下CFRP片材的纵向拉伸性能试验，研究氯盐侵蚀对CFRP耐久性的影响。结果表明:氯盐侵蚀作用对CFRP的弹性模量影响不大，抗拉强度和延伸率略有降低;侵蚀后，CFRP片材在荷载作用下的应力-应变曲线仍然为直线，表现出良好的线弹性特征。
　　(2)通过双面剪切试验，研究氯盐侵蚀作用对CFRP-混凝土界面粘结性能的影响，通过分析氯盐侵蚀作用前后试件的破坏形态、界面承载力、端部滑移以及剪应力分布等的变化，探讨氯盐侵蚀作用对CFRP-混凝土界面粘结性能的影响规律及作用机理。结果表明，氯盐侵蚀天数较少时，CFRP-混凝土界面的粘结性能变化不大，甚至略微提高，但侵蚀至一定次数后，界面粘结性能下降较快，表现为破坏形态的改变、界面承载能力的降低、端部滑移量的减小等。
　　(3)通过钢筋混凝土梁的四点弯曲试验，研究氯盐侵蚀作用对CFRP加固钢筋混凝土梁整体性能的影响。结果表明，氯盐侵蚀作用会改变混凝土梁的破坏模式，降低其极限荷载和跨中最大挠度，并在一定程度上影响钢筋和CFRP应变的发展。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 FRP材料耐久性

1．2．2 FRP-混凝土界面性能研究

1．2．3 FRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能

1．3 本文的研究内容

第2章 CFRP加固相关理论及耐久性分析方法

2．1 混凝土结构常用加固技术

2．1．1 常用加固混凝土技术简介

2．1．2 CFRP加固混凝土技术的优势

2．2 氯盐环境下CFRP加固混凝土结构耐久性机理及分析方法

2．2．1 氯盐环境下混凝土结构耐久性机理

2．2．2 氯盐环境下CFRP加固混凝土结构耐久性影响因素

2．2．3 氯盐环境下CFRP加固混凝土结构耐久性分析方法

2．3 CFRP加固混凝土结构技术规程

2．3．1 计算原理及基本假定

2．3．2 加固构件抗弯承载力计算原理

2．4 CFRP加固钢筋混凝土梁正截面承载力分析计算方法

2．4．1 数值分析方法

2．4．2 截面分析方法

2．5 本章小结

第3章 氯盐环境下CFRP片材拉伸性能试验研究

3．1 试验方案设计

3．1．1 CFRP片材及拉伸试件制备

3．1．2 加载方式及数据采集

3．2 试验结果及分析

3．2．1 破坏形态及分析

3．2．2 应力-应变关系

3．2．3 力学性能指标分析

3．3 本章小结

第4章 氯盐环境下CFRP—混凝土粘结性能试验研究

4．1 试验方案设计

4．1．1 混凝土原材料及配合比

4．1．2 双面剪切试验方案

4．1．3 加载方式及数据采集

4．2 试验结果及分析

4．2．1 破环特征

4．2．2 界面粘结极限承载力

4．2．3 荷载—端部滑移关系

4．2．4 应变和剪应力沿长度的分布

4．3 界限粘结强度模型分析

4．4 本章小结

第5章 氯盐环境下CFRP加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验分析

5．1 试验方案设计

5．1．1 加固构件制作

5．1．2 加载方案及数据采集

5．2 试验结果及分析

5．2．1 破环特征及裂缝开展情况

5．2．2 跨中挠度

5．2．3 极限承载力

5．2．4 混凝土的应变

5．2．5 钢筋应变

5．2．6 CFRP应变

5．3 氯盐侵蚀构件氯离子分布

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 本文主要结论

6．2 本文研究的不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

致谢