FRP加固钢筋混凝土梁在滨海环境中的力学性能研究.pdf

摘要

在滨海环境中，由于钢筋混凝土构件容易受到腐蚀的影响，导致结构的承

载能力和耐久性出现了下降的现象。目前，针对此类问题，通常采用纤维复合

材料进行结构加固，其中最具代表性的是FiberReinforcedPolymer（简称

FRP）。尽管经过FRP布加固，该结构仍将在腐蚀环境中服役，因此需要进一

步研究其在腐蚀环境中的力学性能。

本课题以CFRP布和GFRP布外部粘贴加固钢筋混凝土梁及FRP-混凝土界

面试件为研究对象，旨在探索滨海腐蚀环境下FRP加固钢筋混凝土梁的力学性

能和FRP-混凝土界面性能的退化规律，以期为工程实践提供一些有益的参考

依据。同时考虑到FRP加固中的薄弱点和整体构件两个维度，并通过有限元模

拟和理论计算进行试验后的深入分析。以下是研究的核心内容：

利用FRP-混凝土单剪试件和FRP-混凝土梁式试件，探究了滨海腐蚀性环

境、FRP布层数、FRP类型对FRP-混凝土界面性能的影响。通过应变片数据

和界面的理论计算公式，获得了滨海腐蚀性环境下FRP-混凝土界面上FRP应

变分布、界面剪应力分布、界面滑移量分布以及界面粘结滑移曲线，对滨海腐

蚀性环境下的FRP-混凝土界面发展过程和规律进行了深入分析。在180天的

海水腐蚀后，从单剪试件和梁式试件得到的FRP-混凝土界面应变分布，剪应

力分布，滑移量分布及粘结滑移曲线形状均不变，最大应变、峰值界面剪应力、

最大滑移量均下降。

制作了16根FRP加固钢筋混凝土梁，一半抗弯加固，采用底部抗弯加固

配以端头U形箍锚固，另一半抗剪加固，采用在两侧弯剪区域内间隔布置U形

箍，设立腐蚀前后的对照组，重点研究了滨海腐蚀性环境对采用不同FRP布层

数及FRP类型的FRP加固钢筋混凝土梁力学性能的影响。在180天的海水腐

蚀后，FRP加固钢筋混凝土梁的承载力均下降，刚度降低，裂缝发展变快，荷

载-位移曲线变缓。其中，1层FRP加固钢筋混凝土梁承载力的降幅大于3层加

固梁；CFRP布加固钢筋混凝土梁承载力的降幅小于GFRP布加固钢筋混凝土

梁。

以前期的FRP-混凝土界面试验和FRP加固的钢筋混凝土梁试验为基础，

通过DIANA软件对腐蚀前后FRP加固钢筋混凝土梁进行数值模拟，将模拟结

果与试验结果对比，以验证有限元模型的有效性，并在此基础上进行了拓展模

拟，进一步研究了不同钢筋锈蚀率、FRP布层数及FRP类型对FRP加固的钢

筋混凝土梁承载力的影响。

比较现有的FRP加固钢筋混凝土梁计算规范，将试验结果同规范公式的计

算结果进行对比，在保证一定安全性的基础上修正了规范，并用试验及有限元

模拟结果对修正后的计算公式进行了验证，为计算滨海腐蚀性环境下FRP加固

钢筋混凝土梁的承载力提供了建议。

关键词:FRP加固钢筋混凝土梁；滨海腐蚀；FRP-混凝土界面

Abstract

Incoastalenvironment,thedurabilityandbearingcapacityofthestructure

decreaseduetothesusceptibilityofreinforcedconcretecomponentstocorrosion.

Atpresent,forsuchproblems,fibercompositematerialsareusuallyusedfor

structuralstrengthened,themostrepresentativeofwhichisFiberReinforced

Polymer（FRP）.AfterFRPstrengthened,thestructurewillstillservein

corrosiveenvironment,soitsmechanicalpropertiesincorrosiveenvironment

needtobefurtherstudied.

In