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钢筋混凝土结构在服役过程中受到酸雨腐蚀以及外荷载的长期作用,其耐久性遭到严重破坏,使用寿命下降。如何对结构进行加固以提高其安全性和使用性已成为国际土木工程界的关注焦点。近年来,随着新材料的发展,使用纤维复合增强材料对混凝土结构进行加固已成为可能。但在化学侵蚀和荷载耦合作用下纤维复合材料的加固效果还鲜有报道,相关研究亟待开展。本文在国家自然科学基金“化学侵蚀与车辆耦合作用下钢筋混凝土桥梁承载力研究”的资助下,使用FRP布对钢筋混凝土梁进行包裹加固,研究了化学-力学耦合作用下钢筋混凝土梁抗弯性能演化规律,对酸雨环境下FRP材料的加固效果进行了评价,建立了混凝土梁的有限元模型并进行了数值模拟试验。主要内容如下:
1.本文制备了多组1800mm×120mm×200mm的普通钢筋混凝土梁,将其置于pH1.5的酸性溶液中进行腐蚀,同时采用2点加载方式对混凝土梁施加大小为0.02Pu的外部荷载,达到化学侵蚀和外荷载的耦合作用。采用全包FRP布与半包FRP布两种形式对混凝土梁进行加固,通过超声回弹法测定了梁的强度和损伤厚度,通过激振试验测定了梁的一阶频率,通过弯曲加载试验测定了梁的开裂荷载,极限荷载、荷载挠度曲线等,分析了混凝土梁的外观变化和裂缝开展,对FRP加固效果进行了评价。
2.运用ANSYS有限元软件,建立钢筋混凝土梁的有限元模型,并模拟用FRP加固后梁的受弯破坏过程。对比试验数据和模拟数据,分析FRP加固钢筋混凝土梁的程度。通过建立钢筋混凝土梁模型,为以后利用有限元模型解决梁在非实验能力所及创造条件。