【摘 要】
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碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）凭借其轻质、高强、耐疲劳、抗腐蚀以及利于施工等优点,在结构加固领域得到广泛应用。为探究亚热带自然暴露环境下施加预应力的CFRP材料对钢筋混凝土桥梁的加固效果,本文以预应力CFRP加固RC梁为对象,研究了自然暴露环境下的混凝土-CFRP界面性能,进行了自然暴露环境下的静载实验,使用ABAQUS计算软件建
【基金项目】
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国家自然科学基金面上项目（No.11872185）; 广东省自然科学基金重点项目（No.9251046101000016）
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碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）凭借其轻质、高强、耐疲劳、抗腐蚀以及利于施工等优点,在结构加固领域得到广泛应用。为探究亚热带自然暴露环境下施加预应力的CFRP材料对钢筋混凝土桥梁的加固效果,本文以预应力CFRP加固RC梁为对象,研究了自然暴露环境下的混凝土-CFRP界面性能,进行了自然暴露环境下的静载实验,使用ABAQUS计算软件建立有限元模型,计算自然暴露时间、预应力度与疲劳荷载对加固构件疲劳性能的影响,预测其疲劳寿命。本文研究内容及结论如下:（1）选择了合适的钢筋、混凝土、CFRP与混凝土-CFRP界面的本构模型,并探讨了疲劳荷载下材料与界面的退化情况,确定了相应的退化准则。使用ABAQUS建立了预应力CFRP加固RC梁的有限元模型,设计了疲劳荷载下能够简化循环次数的合适的计算方法。（2）根据亚热带自然暴露环境下的加固梁实验数据,分析拟合得到了自然暴露条件下CFRP-混凝土界面的粘结-滑移模型,以此为依据建立了自然暴露环境下预应力CFRP加固RC梁的有限元模型。开展了自然暴露环境下加固梁的静载实验,并将实验结果与计算结果进行对比,验证了界面的退化趋势。（3）在非自然暴露环境下使用有限元模型施加不同的CFRP预应力度与疲劳荷载进行计算,结果表明预应力度的增加可以减小主筋应力,降低结构挠度,明显增强加固梁的疲劳性能;将有限元计算所得寿命预测结果与实验数据相对比,发现寿命预测贴合实验数据,验证了模型的有效性。（4）通过数值模拟计算发现,在疲劳荷载下,自然暴露时间的延长会增大结构挠度,增大受拉主筋应力,加快钢筋与CFRP界面的损伤演化速率,缩短加固梁的疲劳寿命;CFRP预应力的施加则能够减缓钢筋与界面损伤,明显增强加固梁的疲劳性能,延长其疲劳寿命,且预应力度越高,疲劳寿命越长,预应力的施加有利于CFRP加固梁在自然暴露环境下的长期服役。
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