【摘 要】
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我国地域广阔,在我国高纬度地区如青海及东北等地,气候十分特殊。这类地区冬季平均气温在-20℃左右,而夏季温度普遍在20℃左右。全年气温变化幅度之大,导致不少混凝土建筑物受到冻融循环破坏,并且很多建筑年久失修,冻融破坏更加明显。对于高架桥、生产车间等长期承受疲劳荷载的建筑物来说,加固显得更为紧要。其中,玄武岩纤维增强复合材料(简称BFRP),以其抗拉强度比较高、耐酸碱腐蚀、不易氧化等优点,在FRP加
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我国地域广阔,在我国高纬度地区如青海及东北等地,气候十分特殊。这类地区冬季平均气温在-20℃左右,而夏季温度普遍在20℃左右。全年气温变化幅度之大,导致不少混凝土建筑物受到冻融循环破坏,并且很多建筑年久失修,冻融破坏更加明显。对于高架桥、生产车间等长期承受疲劳荷载的建筑物来说,加固显得更为紧要。其中,玄武岩纤维增强复合材料(简称BFRP),以其抗拉强度比较高、耐酸碱腐蚀、不易氧化等优点,在FRP加固技术领域内拥有了广泛的发展前景。本文采用双剪试验,对冻融条件下BFRP-混凝土界面静载性能进行基础分析,之后对疲劳荷载作用下的粘结性能进行深入研究,主要研究内容如下:(1)对冻融循环下的BFRP布、环氧树脂以及混凝土立方体试件进行力学试验,得出冻融循环下BFRP布与环氧树脂试件的抗拉强度、弹性模量、延伸率,以及混凝土立方体试件的重量损失率、抗压强度等力学性能指标。为双剪试验提供理论支撑。试验结果表明,BFRP布材在拉伸过程中受力较为均匀,表现出纤维和浸渍胶良好的协同工作性能。且经过冻融的试件其破坏形式及力学性能没有发生较大变化,而环氧树脂试件经过冻融后伸长率出现降低的趋势。对于混凝土试件而言,冻融循环使混凝土抗压强度降低明显,并且重量损失率增加。(2)在四个变量的前提下进行冻融循环与静载的双剪试验,通过应变采集仪测得各级荷载的应变值;通过荷载传感器记录下极限荷载;通过位移计记录下混凝土块的相对滑移。试验数据表明,混凝土强度与粘结长度的变化对极限荷载以及最大应变值影响较大,而胶层厚度变化的影响不明显。随着冻融次数的增加,所有试件的极限荷载与应变值都有所减小。通过各级荷载下的应变值计算出剪应力并加以分析,发现界面前半段的剪应力分布优于后半段,200次冻融后界面整体剪应力损失严重。(3)进行冻融循环与疲劳荷载作用下的双剪试验时,取静载部分极限荷载的70%作为疲劳循环荷载的上限值,应力比为0.2,记录四种变量下各试件的循环次数以及不同疲劳次数下的应变值并分析其规律。结果表明,随着胶层厚度、混凝土强度以及粘结长度的提高,疲劳循环次数与最大应变值均有所增加,但试件经过冻融后,疲劳次数均有不同程度的减小。通过剪应力与滑移值绘制出粘结-滑移滞回曲线并与静载模型拟合比较,总结曲线规律建立动态粘结-滑移曲线,绘制刚度退化曲线并利用S-N曲线法给出S-N公式和拟合曲线。
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