基于多因素耦合老化模型的FRP防腐加固混凝土桥墩方法研究

摘要

随着我国经济的增长，桥梁建设快速发展，桥墩（本文皆指钢筋混凝土桥墩）的耐久性问题越来越引起人们的重视。对桥墩的防腐加固研究已刻不容缓。纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer或Fiber Reinforced Plastic简称为FRP）不仅因其有较好的结构性能，而且具有良好的耐久性能。基于FRP良好的耐久性能，提出一种防腐加固桥墩的耐久性设计方法具有重要意义。
　　参阅国内外大量文献，归纳总结了影响混凝土、钢筋及 FRP耐久性的主要因素及老化规律。建立了混凝土、钢筋及 FRP的单因素抛物线-直线老化模型。基于试验数据得到的单因素模型与实际自然环境中的有很大不同，将我国环境以不同因素的影响程度进行区划，找出各分区中该因素对混凝土、钢筋及FRP影响程度与试验中的不同，对单因素老化模型进行修正，建立单因素修正老化模型。
　　混凝土、钢筋及FRP的老化是由多种因素造成的，单因素修正老化模型不能够表征其实际的老化趋势。考虑影响混凝土、钢筋及 FRP老化的主要因素及所占的权重，建立最终的多因素耦合老化模型。
　　确定FRP防腐加固混凝土桥墩的耐久性极限状态，建立基于耐久性抗力和环境作用效应的极限状态方程，基于工程目标使用期和得到的多因素耦合老化模型，通过反演的方法得到环境作用效应。以耐久性试验的方法，得到FRP拉伸强度与截面有效厚度的关系，求得 FRP的耐久性抗力，通过极限状态方程求得FRP的加固量。
　　与其他的 FRP耐久性老化模型相比，抛物线-直线模型是以非线性的方式表达耐久性指标的衰减趋势，计算值和实测值误差较小。模型参数只有2个，且易求得。将耦合老化模型与自然环境下 FRP的老化趋势进行分析比较，发现下降趋势基本与模型曲线一致，模型曲线基本可以表达 FRP自然环境下的耐久性能的变化趋势。对加固设计方法研究有较好的指导作用，有利于提高加固设计的可靠性。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究目标

1.4主要研究内容

2 混凝土、钢筋和FRP单因素老化模型

2.1 FRP老化规律试验研究

2.2建立单因素老化模型

2.3模型验证

2.4小结

3 混凝土、钢筋和FRP多因素耦合老化模型

3.1基于环境区划的单因素修正老化模型

3.2主要影响因素

3.3权重

3.4多因素耦合老化模型

3.5小结

4混凝土桥墩的FRP防腐加固设计方法

4.1耐久性极限状态

4.2环境作用效应

4.3耐久性抗力

4.4加固设计

4.5算例

4.6小结

结论与展望

1结论

2展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果