cfrp约束锈蚀损伤钢筋混凝土柱的力学性能研究

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1、国内图书分类号：TU375学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文CFRP约束锈蚀损伤钢筋混凝土柱的力学性能研究硕士研究生：单建龙导师：刘铁军副教授副导师：隋莉莉教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2012年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TU375U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDIESONTHEMECHANICALPROPERT

2、IESOFCORRODEDREINFORCEDCONCRETECOLUMNSCONFINEDWITHCFRPCandidate：ShanJianlongSupervisor：AssociateProf.LiuTiejunProf.SuiLiliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ArchitectureandCivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence

3、：June,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要钢筋锈蚀是混凝土结构耐久性降低的重要原因之一，大量混凝土结构由于钢筋锈蚀作用而不得不进行维修、加固，甚至拆除。纤维增强复合材料（FRP）具有耐腐蚀、耐疲劳、轻质高强、施工方便和良好的化学稳定性等优点，逐渐成为首选的结构修复加固材料。经FRP加固后的混凝土结构可以减缓钢筋的进一步锈蚀，同时构件的延性和力学性能也有显著提高。目前，国内外对FRP在土木工程中的应用展开了大

4、量研究，取得丰硕成果，同时发现当前对FRP加固混凝土的研究存在的问题。第一，FRP加固混凝土多为未损伤混凝土，对于损伤混凝土的加固研究尚少，而在实际工程中，损伤结构的维修与加固占据着相当大的比重。第二，加固混凝土柱的截面形状多以圆形为主，而实际工程中方形截面柱占据相当大的比重，FRP加固方柱将在截面角部将产生应力集中，鉴于这种受力特点，须对截面形状进行改良，在截面角部进行圆弧化处理，以减小应力集中作用。本文基于工程实际的需要，系统展开FRP加固锈蚀损伤钢筋混凝土圆柱和方柱的试验研究，主要工作简述如下：（1

5、）设计制作了33个尺寸相同的钢筋混凝土圆形截面柱，采用通直流电加速钢筋锈蚀的试验方法，获得了不同钢筋锈蚀率的试件；通过试件轴心受压试验，对比研究了锈蚀钢筋混凝土圆柱、CFRP加固锈蚀钢筋混凝土圆柱、锈蚀损伤CFRP包裹钢筋混凝土圆柱的破坏模式和力学性能。试验结果表明：钢筋混凝土方柱随钢筋锈蚀率的增大，其极限承载力和峰值应变均有所降低，且钢筋锈蚀率越大，其极限承载力损失量愈多；锈蚀钢筋混凝土圆柱经CFRP加固后，其极限承载力和峰值应变均有不同程度的提高，且被约束圆柱极限承载力越低，CFRP约束效果越好。（2

6、）基于以上试验结果，参考国内外有关FRP约束混凝土圆柱的强度和应力-应变模型，初步建立了CFRP约束锈蚀损伤钢筋混凝土圆柱的强度、应力应变计算式。（3）设计制作了48个不同截面方钢筋混凝土方形截面柱，在钢筋目标锈蚀率为20%条件下，通过试件的轴心受压试验，系统研究不同倒角半径对CFRP加固损伤方柱和损伤CFRP包裹方柱的破坏模式和力学性能的影响。试验结果表明：倒角半径小于15mm试件，CFRP断裂部位均在试件的角部；倒角半径为25mm和35mm试件，CFRP开裂部位存在于试件角部和角部附-I-摘要近；倒角

7、半径大于35mm试件，CFRP开裂部位在存在一定的随机性；截面角部经圆弧化处理后，CFRP约束锈蚀钢筋混凝土试件的极限承载力和变形性能均有不同程度的提高。（4）基于CFRP约束锈蚀钢筋混凝土方柱试验数据，结合现有FRP约束混凝土方柱模型，初步推导并建立了CFRP约束损伤钢筋混凝土方柱强度、应力-应变关系式，经验证，该关系式可以较好的表达截面角部经圆弧化处理后的CFRP约束锈蚀钢筋混凝土方柱的受力特征。关键词：钢筋混凝土柱；CFRP；锈蚀损伤；倒角半径；极限承载力-II-AbstractAbstractSt

8、eelcorrosionisoneofthemainreasonsthatwhichcauseconcretedamage.Forsteelcorrosionalargenumberofconcretestructureshavetoberepaired,reinforced,orevenbedemolished.Fiberreinforcedcomposite(FRP)materialshavemanyadvantages,