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基于压电阻抗法的CFRP加固RC梁持载与环境耐久性研究
| 论文题名： | 基于压电阻抗法的CFRP加固RC梁持载与环境耐久性研究 |
| 关键词： | 混凝土桥梁;碳纤维增强基复合材料;结构加固;长期持载;干湿循环;耐久性能;压电阻抗法 |
| 摘要： | 外贴碳纤维增强基复合材料（CFRP）加固是一种有效的加固技术，能有效提升混凝土桥梁结构的承载能力。加固结构的修复效果取决于CFRP与混凝土之间的粘结性能。在华南地区，加固桥梁结构长期在高温、高湿等特征的环境下服役，CFRP及结构胶会逐渐劣化，导致界面粘结不断衰退。此外，加固桥梁结构不可避免地遭受自重和车辆荷载的长期作用，界面粘结性能的退化会进一步加剧，结构的安全耐久性无法保障。本文考虑干湿循环和长期持载的共同作用，采用压电阻抗技术（EMI）监测湿热持载试验中加固梁界面的损伤演变行为；开展加固梁的四点弯曲试验，研究持载作用后加固梁的界面剥离过程和受弯力学性能。具体的研究内容和成果如下： （1）采用EMI技术对持载和干湿循环耦合作用下的加固梁进行270天健康监测，研究加固梁界面的损伤演变行为。室内和湿热环境下的持载梁的挠度、混凝土和CFRP应变均随持载时间而增大；室内和湿热环境下持载梁端部损伤指标（RMSD）值均呈上升趋势；室内环境下持载梁跨中RMSD值呈下降趋势，而湿热环境下持载梁跨中RMSD值呈上升趋势。研究结果表明持载对加固梁界面造成损伤程度不大，而持载和干湿循环耦合作用对加固梁界面造成的损伤程度较大。EMI技术与应变片测量均能监测出加固梁在持载和干湿循环耦合作用下的界面损伤，而且EMI技术对界面的损伤轻微的情况更加敏感。 （2）对持载和干湿循环耦合作用后加固梁进行静载试验，研究加固梁的抗弯力学性能。经持载作用后的加固梁的阻抗曲线偏移量均小于参考梁，RMSD值均从跨中向两端递减，而且RMSD峰值均小于参考梁；持载会对加固梁界面造成损伤，降低加固梁的极限承载力；干湿循环会使界面劣化，提高混凝土的强度。研究结果表明EMI技术能有效表征在静载试验中界面性能损伤的发展过程，而且能够区分加固梁在干湿循环过程中已存在的损伤。 （3）对CFRP加固钢筋混凝土梁的不同破坏模式开展理论研究，得到了加固梁极限承载力的计算公式。在此基础上，计算加固梁对应不同破坏模式的承载能力。结果表明，试验梁的理论值与实测值的平均比值为0.95，变异系数（COV）为3.7%，理论值与实测值较为吻合。 综上，本文基于EMI技术揭示了CFRP加固梁在长期持载与干湿循环耦合作用下界面的损伤演变行为；开展静载试验，研究加固梁经过耦合作用后的抗弯力学性能；通过对加固梁的不同破坏模式开展理论研究，得到了加固梁极限承载力的计算公式。本文结果将为相关设计与规范提供理论依据和试验数据，同时推进EMI技术在结构健康监测上的研究与应用。 |
| 作者： | 彭思锐 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 谢燕;杨国龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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