氯盐环境下BFRP板加固钢筋混凝土梁受弯性能试验研究

摘要

随着城市基础设施相继完成，目前很多建筑既将达到设计使用年限。由于材料老化、设计与施工缺陷、使用不合理等众多因素导致其使用功能、不能满足现有规范、标准的要求，土木工程领域的重心也逐渐转向现役结构的加固与修复。近年来，新型材料的出现与发展，纤维加强复合材料FRP(Fiber-Reinforced Polymer)因为具有质量轻、耐久性好、强度高且施工方便等优点，而备受青睐。其中玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)具有较高的性价比，在既有建筑的加固补强中得到越来越多的应用。本文通过试验，系统地分析盐环境对玄武岩纤维板加固钢筋混凝土梁整体受力性能及BFRP板-混凝土界面粘结性能的影响。本文的研究内容和所取得的主要结论有:　　1.对BFRP和GFRP两种纤维加强复合材料在不同盐浓度和浸泡时间作用下进行力学性能试验研究。结果表明:BFRP板在盐环境浸泡60天后，其力学性能下降明显，且3.5％左右的盐溶液对BFRP板的力学性能影响最为显著。　　2.研究BFRP板-钢筋混凝土粘结试件在10.0％盐浓度环境下的界面粘结性能，并通过静载试验研究板的应力传递。结果表明:(1) BFRP板在剥离前应变最大处为加载端，距加载端180mm处应变几乎为零，并且随距加载端距离的增加应变呈减小趋势，得出BFRP板的有效粘结长度大概为180mm，(2)经过盐环境劣化腐蚀作用后，试件破坏由混凝土层转移到胶层与混凝土界面上说明盐环境对BFRP与钢筋混凝土的界面存在不利影响，提高胶层与混凝土界面结合力应该受到重视。　　3.对BFRP板加固钢筋混凝土梁在不同盐浓度环境下的力学性能进行研究。BFRP加固梁在不同浓度盐溶液下浸泡60天、120天和180天后，通过静载试验得出:(1)盐溶液浓度加速了盐环境对加固梁的腐蚀，同时随浸泡时间的增加腐蚀程度有不同程度的增大，在盐环境浸泡180天后梁的承载力降低最大接近25.4％;(2)在试验前期高浓度的盐水劣化效果明显，在试验后期低浓度盐水劣化效果明显;(3)盐环境腐蚀作用下BFRP板加固梁跨中截面混凝土应变分布仍基本符合平截面假定，破坏时中和轴高度随着盐浓度的增大而上移。　　4.总结和分析了现有的正截面抗弯加固剥离承载力计算方法。根据试验结果，引入盐浓度影响系数τ1和劣化腐蚀时间影响系τ2数，并参考相关文献，给出了盐环境作用下的加固梁抗弯剥离承载力计算公式，并通过该公式进行理论计算，对比发现理论计算值和试验值离散性比较小。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景

1．2 纤维板材加固结构受力性能研究现状

1．2．1 FRP材料力学性能研究现状

1．2．2 FRP加固混凝土梁受力性能研究现状

1．2．3 FRP与混凝土界面粘结受力性能研究现状

1．3 本文主要研究思路与工作

1．3．1 本文试验研究思路

1．3．2 本文试验研究工作

第二章 氯盐环境下GFRP和BFRP材料力学性能研究

2．1 引言

2．2 试验概况

2．2．1 试件型式及尺寸

2．2．2 试件制作

2．2．3 试验环境条件与方法

2．2．4 试验过程

2．3 氯盐环境下GFRP的力学性能

2．3．1 试验现象和数据

2．3．2 试验结果分析

2．4 氯盐环境下BFRP纤维布和板的力学性能

2．4．1 试验现象与数据

2．4．2 试验结果分析

2．5 本章小结

第三章 氯盐环境下BFRP板-钢筋混凝土梁界面粘结性能试验

3．1 引言

3．2 试验概况

3．2．1 试验方案

3．2．2 试件设计

3．3 测试内容与试验装置

3．3．1 测试内容

3．3．2 试验装置

3．4 试验结果与分析

3．4．1 试件主要破坏形式

3．4．2 试验破坏特征分析

3．4．3 试验结果

3．4．4 BFRP板应变分布

3．4．5 荷载和粘结界面滑移关系

3．5 氯盐环境对BFRP板—钢筋混凝土粘结性能影响分析

3．6 本章小结

第四章 氯盐环境下BFRP板加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

4．1 引言

4．2 试验概况

4．2．1 试件设计

4．2．2 试验装置及加载制度

4．2．3 加固方案

4．3 试验过程

4．3．1 试件分组

4．3．2 BFRP板加固施工工艺

4．3．3 浸泡试件

4．3．4 测试方案

4．4 试验结果

4．4．1 试验材料基本力学性能结果

4．4．2 试件主要破坏形式

4．4．3 梁的破坏现象描述

4．5 试验分析

4．5．1 纵筋应变曲线

4．5．2 箍筋筋应变曲线

4．5．3 BFRP板应变曲线

4．5．4 BFRP板和受拉钢筋的应变

4．5．5 荷载-挠度曲线

4．5．6 混凝土截面应变

4．5．7 结果汇总

4．6 本章小结

第五章 BFRP板加固钢筋混凝土梁剥离承载力计算方法研究

5．1 引言

5．2 正截面剥离承载力计算方法研究

5．3 梁正截面抗弯加固剥离承载力计算

5．4 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