FRP斜拉橋及其關(guān)鍵構(gòu)件的疲勞與耐久性能研究.pdf

1、利用輕質(zhì)高強、耐久的纖維增強高分子(FRP,Fiber Reinforced Polymer)復合材料取代傳統(tǒng)土木工程材料(如鋼材),被認為是建設高性能、長壽命基礎設施的重要途徑之一,并為解決上世紀末開始蔓延的基礎設施危機提供可行的方法。土木工程結(jié)構(gòu)服役環(huán)境與受力復雜,且服役壽命要求高,系統(tǒng)研究并形成一套針對FRP材料、構(gòu)件、結(jié)構(gòu)疲勞與耐久性能的分析評價體系,具有重要的工程應用價值和科學意義。
　　本文系統(tǒng)研究了FRP斜拉橋的關(guān)鍵

2、構(gòu)件(即,FRP增強復合筋、FRP智能斜拉索及FRP外部增強約束混凝土柱)及FRP斜拉橋結(jié)構(gòu)模型的疲勞與耐久性能,主要研究內(nèi)容與成果如下:
　　首先,本文采用應力加載模式,測試了BFRP(玄武巖纖維增強FRP)增強筋濕熱老化前后的疲勞性能,得到了不同條件概率下BFRP筋的S-N曲線,以及濕熱老化對BFRP筋疲勞斷裂行為的影響;通過對比老化試驗前后的恒等壽命圖,發(fā)現(xiàn)濕熱老化損傷顯著降低了BFRP筋的疲勞壽命;在上述研究的基礎上,進一

3、步建立了BFRP筋濕熱老化前后的疲勞壽命預測模型。
　　其次,針對應力循環(huán)作用引起的FRP斜拉索疲勞損傷問題,研究了GFRP(玻璃纖維增強FRP)與CFRP(碳纖維增強FRP)拉索的連續(xù)度退化規(guī)律、S-N曲線以及Goodman壽命圖,建立了復雜荷載譜下,FRP拉索剩余剛度的預測模型;根據(jù)主動PZT和被動聲發(fā)射在FRP拉索損傷過程中的聲發(fā)射參數(shù)變化規(guī)律,建立了依據(jù)聲發(fā)射參數(shù)變化特點的FRP拉索疲勞階段理論。
　　第三,對三種新

4、型FRP-EBR混凝土約束系統(tǒng)進行了寒區(qū)凍融耐久性能試驗研究。經(jīng)過標準的凍融循環(huán)后,利用超聲觸探、紅外分析以及光學監(jiān)測等無損檢測手段以及極限抗壓強度測試,評價了FRP-EBR約束混凝土柱的凍融耐久性能,并根據(jù)不同類型的約束體系,建立了完整的FRP-EBR混凝土約束系統(tǒng)的抗凍融耐久性評價方法。
　　最后,在上述FRP斜拉索橋梁關(guān)鍵構(gòu)件研究的基礎上,設計并建造了一座智能FRP斜拉橋模型,通過挖掘自身形成的健康監(jiān)測數(shù)據(jù)庫,建立了基于主成