亚热带服役环境下FRP加固RC构件耐久性研究

拟解决结构耐久性研究的瓶颈问题- - 服役环境与实际载荷耦合作用下的耐久性实验，并探明在亚热带服役环境与车辆载荷耦合作用下纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)桥梁构件的耐久性机制，提出耐久性实验及表征新方法。一方面，通过对周期变化的亚热带气候的仿真、加载的自然环境暴露实验与人工仿真加速实验等，提出加速实验的表征方法、服役环境与车辆（随机）载荷耦合作用的仿真方法及实验技术，研制实验系统；另一方面，对其中最具挑战性问题"湿热/温度-腐蚀环境与随机载荷耦合作用下FRP加固受损RC构件的耐久性"展开实验研究，提出在湿/腐蚀介质-热-力多场耦合下FRP加固带裂缝RC构件的多时间尺度损伤演化、裂纹萌生及随机扩展、两类裂纹相互干涉等的测试及表征方法；提出在多场耦合下FRP加固带损伤RC构件环境疲劳全寿命及耐久性分析方法，为在役结构耐久性研究提供具有测试、分析、表征等功能的实验力学综合研究平台。

为解决结构耐久性研究的瓶颈问题——服役环境与实际载荷耦合作用下的耐久性实验，探明在亚热带典型服役环境与车辆载荷耦合作用下纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)桥梁构件的耐久性机制，开展了两方面的研究：1）通过对周期变化的亚热带气候的仿真、静动载下的自然环境暴露实验与人工仿真加速实验等，提出亚热带桥梁典型服役环境与车辆（随机）载荷耦合作用下构件疲劳/耐久性实验方法和技术，研制和集成实验系统；2）对其中最具挑战性的问题"湿热/温度-腐蚀环境与随机载荷耦合作用下FRP加固受损RC构件耐久性"展开实验研究。通过本项目的研究，取得了以下主要研究成果：.1）提出了湿热、温度-腐蚀环境与动载耦合的FRP加固RC构件环境疲劳/耐久性加速实验方法和技术；.2）研制和集成了湿热、温度-腐蚀环境与（随机）疲劳载荷耦合/共同作用下梁式构件的疲劳/耐久性加速实验平台；.3）提出了静动载下构件耐久性的自然环境暴露实验方法和技术，创立了静动载自然环境暴露实验平台；.4）提出了高温高湿、盐雾等恶劣环境与循环载荷共同作用下疲劳裂纹萌生、扩展、以及试件变形的图像采集、计算分析方法和技术；.5）利用上述实验平台，实现了湿热、温度-腐蚀环境下梁式构件的所有类型环境疲劳/耐久性实验；.6）在FRP加固RC构件环境疲劳/耐久性能研究方面，建立了碳纤维薄板(CFL)-混凝土界面的粘结-滑移的环境疲劳本构模型；建立了湿热环境与载荷共同作用、非共同作用下CFL加固RC梁的疲劳方程，提出了加固梁疲劳寿命的预测方法；建立了温度-盐雾环境耦合作用下CFL加固RC梁的疲劳方程；.7）在仿真服役条件下FRP加固RC桥梁构件的疲劳/耐久性能研究方面，建立了车辆过载阶梯谱下该类加固梁的疲劳寿命预测方法；探明了先张预应力CFL加固RC梁的预应力损失规律；提出了预应力CFL加固RC梁疲劳主裂纹扩展速率的半经验公式及疲劳寿命预测方法；.8）将提出的耦合实验方法及集成的实验平台应用于本课题组研发的钢纤维聚合物结构混凝土的环境疲劳/耐久性研究，并将研究成果应用于两条高速公路的三座特大桥上部结构设计和施工，取得了重大的社会和经济效益。.本项目在研期间，发表了期刊论文52篇(SCI 29篇，EI 15篇)；申请了发明专利4项，获得软件著作权1件，培养了研究生26名、博士后研究人员及年轻教师5名，获得省部级科技成果二等奖1项。