极地低温环境下CFRP筋-混凝土黏结性能研究

来源 :天津大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzj60
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大量的工程实例显示,钢筋混凝土结构中的钢筋锈蚀问题是引起结构失效的主要原因之一。特别是在极地低温环境下,混凝土长期受冻引起内部裂隙发展,各类腐蚀性物质更易侵入混凝土中,进而加快了钢筋锈蚀的产生。纤维增强复合(FRP)材料具备耐腐蚀、高强、轻质、电磁绝缘等诸多优势,用FRP筋替代钢筋的FRP筋混凝土结构体系为解决低温工程结构难题提供了新的方向。而现阶段国内外对于低温环境下FRP筋性能的研究较为匮乏,阻碍了FRP筋混凝土结构的推广与应用。
  本文通过极地低温环境下CFRP筋的纵向拉伸试验(共6组工况,合计30个试件)与CFRP筋-混凝土拉拔试验(共14组工况,合计70个试件),对CFRP筋的纵向受拉性能及其与混凝土的黏结性能进行了研究分析。
  极地低温环境下CFRP筋纵向拉伸试验选取常温(18℃)、-30℃、-60℃、-80℃共四个温度点,对CFRP筋的受拉弹性模量、极限抗拉强度、应力-应变曲线、极限拉应变等力学性能进行了研究分析。试验结果表明,低温条件下CFRP筋仍具有明显的线弹性特征,试件拉伸破坏形式为炸散式;CFRP筋性质较为稳定,低温作用对其受拉性能的影响较小,在-80℃~常温的温度区间内,其受拉弹性模量、极限抗拉强度、极限拉应变的变化幅度小于10%。
  极地低温环境下CFRP筋混凝土拉拔试验考虑了低温条件、筋材直径、黏结长度、混凝土强度、保护层厚度等多种因素,对混凝土与CFRP筋的黏结性能展开了分析与研究。通过比较不同试验工况下的试验现象、黏结-滑移曲线、黏结强度等,明确各参数对黏结性能的影响规律。试验结果表明,低温作用使混凝土与CFRP筋的黏结性能有所降低,且使二者的黏结界面逐渐趋于脆性;随着筋材直径和黏结长度的逐渐增加,混凝土与CFRP筋的黏结强度逐渐降低;随着混凝土强度与保护层厚度的逐渐增加,黏结强度逐渐提高。
  此外,结合现有规范中钢筋与混凝土的黏结强度公式,在考虑低温条件、筋材直径、混凝土强度及保护层厚度等影响因素的基础上,本文建立了极地低温环境下的混凝土与CFRP筋的黏结强度计算公式。通过混凝土与CFRP筋间的力的平衡关系,提出了相应的设计锚固长度的计算公式。采用BPE模型等现有的黏结滑移本构关系模型,对试验曲线进行了拟合,对比分析了各模型的适用性。
其他文献
为考虑渗流作用对边坡稳定的影响,本文基于总应力形式的Janbu法和Sarma法的基本原理,提出了根据渗流力计算边坡稳定性的新方法—有效应力形式Janbu法、有效应力形式Sarma法。总应力形式以水土混合体为研究对象,在受力分析时考虑土体周围孔隙水压力而不考虑渗流力;有效应力形式以土骨架为研究对象,在受力分析时考虑渗流力而不考虑孔隙水压力。采用孔隙水压力分析时需要对应土体饱和重度,用渗流力分析时需要
本文针对采用J型钩连接件的双钢板混凝土组合墙,进行了落锤冲击试验,运用有限元软件LS-DYNA模拟了双钢板混凝土组合墙在冲击荷载作用下和爆炸荷载作用下的损伤破坏情况和动力响应。主要研究工作及成果如下:  (1)开展了10个采用J型钩连接件的双钢板混凝土组合墙构件的落锤冲击试验。研究参数包括:冲击能量、外包钢板厚度、J型钩连接件间距和有无端柱。对比了不同参数对试件的抗冲击性能的影响,发现端柱有无、钢
本文在Seep/W软件给出的渗流场的基础上,计算了各土条上的精细渗透力,并将其应用于土坡的稳定性分析,同时选用经典算例,对本文提出的考虑精细渗透力的瑞典条分法和简化Bishop法进行验证。本文工作主要归纳如下:  1.提出了计算精细渗透力的方法。通过在Seep/W有限元软件中建立有限元模型进行渗流计算,并在有限元网格的基础上进行土条划分。对于任意土条i,以网格节点为基础,将土条划分为若干区域,通过
学位
随着地下结构工程的不断发展,盾构隧道往往不可避免地需要穿越断层,研究断层错动下盾构隧道的变形规律和受力特性十分重要。目前,断层错动下隧道响应分析多采用土-隧道整体模型,分析时间较长。对此,提出一种拟静力弹塑性分析方法,提高计算效率和准确性。基于Python程序对ABAQUS的二次开发,建立精细化三维壳-弹簧有限元模型,采用钢筋混凝土塑性损伤本构模拟衬砌管片,以六自由度非线性弹簧单元模拟错缝拼装管环
学位
铸钢节点减少了焊缝热影响区在节点域范围内的影响,在梁柱节点抗震中具有良好的应用前景。在大震作用下梁柱节点会发生较大的塑性变形,在经历极少次的循环作用就发生超低周疲劳断裂破坏。在冬季或者温度较低的环境下,钢材延性性能会进一步劣化,在地震作用下钢结构或者钢构件更容易发生断裂破坏,因此有必要对铸钢材料的超低周疲劳断裂性能进行研究。本文从钢材的微观断裂机制出发,研究了G20Mn5QT铸钢材料超低周疲劳断裂
学位
方钢管柱-H型钢梁框架体系因其力学性能优良、施工简单以及几何规则等优点被越来越广泛地应用到高层以及超高层建筑中。外环板节点作为方钢管柱-H型钢梁框架体系中三种最常见的节点形式之一,因其独特的优势,占据了一席之地。目前,针对外环板节点剪切破坏下的剪切性能以及两侧钢梁不等高的节点形式研究较少。本文从试验、有限元模拟和理论分析三个角度对外环板节点进行了研究。  在查阅国内外大量研究文献的基础上,本文总结
"一带一路"倡议推动着沿线国家和地区重大基础设施工程的建设,然而这些地区又多分布着盆地和山脉地形,且近几年沿线地区地震频发,其中多为危害严重的浅源地震,这种地质环境对工程建设极为不利。然而,在以往关于局部不规则地形的地震动研究中,震源均被假定为平面波。这种假定在震源距较大时,是相对合理的,但对于浅源地震来说,震源距通常较小,入射波的曲率影响不能忽略,此时应采用球面波来模拟震源。但是目前关于球面波入
随着我国公路交通事业的快速发展,大跨径公路桥梁迎来建设的热潮。悬索桥由于自重较小、跨越能力出众且造型美观,因此在大跨径桥型中被广泛采用。在悬索桥中,采用耐候钢-砼组合加劲梁可以更好地利用耐候钢和混凝土的材料特性,提升耐久性的同时减少工程造价。加劲梁和主缆作为悬索桥的主要受力构件,在服役过程中时刻承受着环境侵蚀的作用,承载能力因此而下降,威胁桥梁的运营安全。因此,评估桥梁在运营期内的承载能力下降情况
学位
在基于性能的桥梁抗震设计方法中,桩基础通常作为能力保护构件抵抗正常使用状态和承载力极限状态下的弯矩、剪力和轴力,以及在地震作用下由墩柱传来的最大弯矩、剪力和轴力。当承受由墩柱传来的最大弯矩时,群桩基础中的最外排桩可能会受到很大的拉力。基于此,本文以天津市域轨道交通Z2线桥梁桩基础为工程背景,对拉力和弯矩共同作用下桩基受力特性和破坏机理进行了研究。本文主要的研究内容与成果如下:  (1)分析了拉力和
学位
空间网格结构已经广泛应用于机场、火车站、体育馆等大型公共建筑中,随着使用年限的增加,可能由于老化、受灾、使用功能改变等原因导致结构承载能力不足,因此对在役空间结构加固研究亟待完善。焊接空心球节点是空间结构中应用最广泛的节点之一,目前对焊接空心球节点的加固方法研究主要集中于完全卸载后加固,但工程实际中普遍存在负载加固问题,因此需要对负载工况下焊接空心球节点加固方法进行研究,以满足实际工程的需要。