恶劣环境与荷载作用下FRP约束混凝土柱的应力-应变本构关系研究

本项目针对我国沿海地区滨海环境的特点，研究在高温/潮湿交变循环和氯盐、硫酸盐侵蚀，以及应力腐蚀的耦合作用下，FRP约束混凝土柱和FRP加固锈蚀钢筋混凝土柱的劣化机理和力学性能。项目首先研究在滨海环境与应力腐蚀共同作用下的FRP材料的力学特性以及FRP的搭接性能，通过建立表征FRP材料劣化状态的一系列损伤指标，分析FRP材料力学性能的退化机理，同时给出考虑环境和应力腐蚀耦合作用下的FRP有效搭接长度；并在此基础上，通过FRP约束混凝土柱和FRP加固锈蚀钢筋混凝土柱的人工模拟环境和应力腐蚀的加速老化试验,最终建立在滨海环境与应力腐蚀共同作用下FRP约束混凝土柱的应力应变关系模型和强度模型；以及在滨海环境与应力腐蚀共同作用下FRP加固锈蚀钢筋混凝土柱的应力应变关系模型和强度模型,为FRP加固混凝土结构的耐久性设计提拱理论和试验依据。

本项目针对我国沿海地区滨海环境的特点，研究在滨海环境及应力腐蚀作用下，FRP 约束混凝土柱和FRP 加固锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能。完成并取得了如下研究成果：.（1）研究了滨海环境作用下FRP材料的耐久性问题。滨海环境作用考虑了自然环境、硫酸盐、氯盐和紫外线老化腐蚀。定义与腐蚀周期相关的表征 FRP 材料劣化程度的损伤变量，揭示了FRP材料力学性能指标与损伤变量的关系。.（2）研究了在滨海环境腐蚀作用下FRP与FRP搭接性能的耐久性问题。揭示了FRP与 FRP的搭接应力、有效搭接长度随腐蚀周期的变化规律，给出有效搭接长度的设计值。.（3）研究在滨海环境与应力腐蚀共同作用下FRP约束混凝土柱的力学性能。建立了基于劣化损伤的 FRP 约束混凝土柱的应力应变关系模型和强度模型。该模型直接体现了材料劣化损伤对宏观力学性能的影响。取得研究成果包括：.第一、 研究了硫酸盐侵蚀下FRP约束混凝土柱的力学特性，建立了考虑硫酸盐劣化损伤的FRP约束混凝土的应力-应变模型。.第二、研究了水环境、紫外线干湿环境、盐雾干湿环境下，FRP约束素混凝土圆柱的耐久性。结果表明：紫外线腐蚀与水循环作用均对约束混凝土柱的极限承载力和极限应变的影响不大；盐雾作用环境使得约束混凝土柱极限承载力降低了5%左右，极限应变降低了10%。.第三、研究了水循环、盐雾干湿与40%极限荷载共同作用下，FRP约束素混凝土圆柱整体的耐久性能。结果表明：在以上两种劣化环境下，FRP约束混凝土柱的极限承载力分别降低了8%和5%左右，同时其极限应变分别降低了20%和7%左右。.（4）研究FRP加固锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能。取得如下研究成果：.第一、研究了均匀锈蚀与坑蚀两种状态下锈蚀钢筋的力学性能，建立了均匀锈蚀与坑蚀两种状态下钢筋受拉与受压应力-应变本构。.第二、研究了FRP约束锈蚀钢筋混凝土圆柱的力学性能，建立了FRP约束锈蚀钢筋混凝土圆柱的应力-应变与承载力模型。.第三、研究了FRP加固不同截面形状的锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能，包括圆形、方形和矩形截面柱。建立FRP加固不同截面的锈蚀钢筋混凝土柱的承载力模型，模型中通过引入倒角系数和长宽比系数来直接体现外包 FRP对不同截面柱约束效果的差异性。.以上研究成果发表学术论文14篇，其中SCI收录7篇，EI收录3篇；申请发明专利7项；培养硕士研究生5名。