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基于导电性的CFRP加固混凝土结构界面缺陷评估方法研究
| 论文题名： | 基于导电性的CFRP加固混凝土结构界面缺陷评估方法研究 |
| 关键词： | 混凝土桥梁;碳纤维增强复合材料;结构加固;界面缺陷评估;导电性测试 |
| 摘要： | 碳纤维增强复合材料（CarbonFiberReinforcedPlastics，CFRP）具有轻质高强、耐腐蚀、疲劳性能优异和施工简便等优点，近年来被广泛用于提升受损钢筋混凝土（ReinforcedConcrete，RC）结构的服役性能。对于利用CFRP板加固的混凝土桥梁，加固板材与既有混凝土通过高分子胶结合成整体受力工作。然而，随着桥梁服役年限增长，荷载和不利环境等多重因素耦合作用下，CFRP加固界面空鼓、老化开裂、脱粘病害频发，危及桥梁安全和耐久性。特别在我国华南高温高湿地区，CFRP加固桥梁界面受环境劣化影响更为突出，由于种种原因，现有界面检测手段难以准确评估湿热环境下CFRP加固界面状况。考虑到CFRP-混凝土黏结缺陷区域吸水可显著提高界面导电性，本文结合国家自然科学基金项目“基于导电性的湿热环境下CFRP-混凝土界面粘结性能退化规律研究（NO.51708133）”，提出了一种基于界面导电性差异评估CFRP-混凝土结构界面缺陷的方法，并对其有效性开展了试验、数值和理论研究。主要研究内容及成果如下： （1）基于CFRP-混凝土结构电学基础理论，建立了CFRP-混凝土结构界面缺陷电路分析模型，提出了CFRP-混凝土界面缺陷导电性评估方法。 （2）以混凝土孔隙率、电极布置、缺陷类型和界面随机缺陷为参数，制作完成了34个预置界面缺陷的CFRP-混凝土复合试件进行导电性试验，评估了导电性评估方法的适用性。结果表明：所提导电性评估方法能准确地识别不同混凝土孔隙率和缺陷类型的CFRP-混凝土界面缺陷数量及位置，且评估精度随电极间距和埋深减小逐渐提高。 （3）以混凝土纵筋配筋率、电极-纵筋距离、箍筋布置形式为试验参数，对18个预置界面缺陷的CFRP-RC复合试件进行了导电性试验，探究钢筋对界面缺陷评估精度的影响。结果表明：所提方法能准确识别CFRP-RC界面缺陷的位置，但靠近箍筋的部分健康界面被误判为缺陷，增大电极与钢筋距离可显著改善评估精度，纵筋配筋率对界面评估精度影响较小。 （4）建立了19个CFRP-RC界面导电性测试的数值模型，研究了钢筋直径、电极埋深和缺陷尺寸等对所提方法评估精度的影响。电极埋深不超过15mm时的评估精度较高，且钢筋面积对评估精度影响较小，电阻分布曲线“凹区间”与缺陷区域有良好的对应关系，可用于定量评估界面缺陷长度。 （5）基于界面导电性测试试验结果及有限元分析规律，建立了缺陷定量评估模型，且所提模型评估精度较高，可用于CFRP-RC界面缺陷位置和长度的评估。 |
| 作者： | 何健焱 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 禹智涛;贺绍华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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