《FRP筋混凝土界面的隨機疲勞損傷機理及壽命預測方法》是依託長沙理工大學，由蔣田勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：FRP筋混凝土界面的隨機疲勞損傷機理及壽命預測方法
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔣田勇
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
FRP筋混凝土代替鋼筋混凝土套用於惡劣環境下可以從根本上解決鋼筋腐蝕問題，FRP筋與混凝土的界面粘結是兩者正常工作的關鍵，因此研究FRP筋混凝土界面的隨機疲勞損傷機理和壽命預測方法具有重要的理論意義和工程套用價值。結合交通實地調查和現有公路橋樑荷載譜，建立非高斯過程隨機變幅疲勞荷載譜的計算方法。考慮FRP筋與混凝土的材料力學性能，結合界面靜力承載能力的計算式，研究等幅疲勞荷載作用下FRP筋滑移和粘結應力分布的變化規律，提出界面粘結強度和粘結剛度損傷模型，建立界面等幅疲勞壽命預測模型。基於隨機變幅疲勞試驗對比研究等幅疲勞荷載和隨機疲勞荷載對界面疲勞壽命的影響，以此來探討FRP筋混凝土界面的隨機損傷機理。藉助上述等幅疲勞壽命預測模型，分別採用剩餘壽命和剩餘強度損傷模型提出相應的FRP筋混凝土界面的隨機疲勞壽命預測方法。該項目的研究為FRP筋混凝土結構的疲勞壽命預測及安全評估工作打下堅實的基礎。
結題摘要
該項目以吉茶高速公路矮寨大橋為工程背景，進行了連續48小時的隨機車輛荷載調查，並系統研究了車輛隨機荷載各參數的分布特點以及隨機荷載譜。研究結果表明：（1）矮寨大橋的車輛荷載可以分為七大類型，依次為小型麵包車、小轎車、小型客車、大型客車、小型貨車、中型貨車以及大型貨車等；在所有的車輛荷載中，小轎車占總車輛的49.5%，大型貨車占總車輛的21.56%，其餘類型車輛的比例均小於10％；第一類至第七類車型的典型車重，它們分別為1646kg、1451kg、3572kg、12395kg、6974kg、29104kg以及52832kg。（2）車速和車重特性研究結果表明，各車型的車速分布和車重分布均宜選用常態分配函式。（3）將每種類型車輛折算成第七類車大型貨車進行分析，得到折算後的車輛荷載的時間序列，然後再通過Matlab編程獲得車輛荷載的自相關函式和車輛荷載的功率譜密度函式；對摺算後服從常態分配的隨機車輛數據分別求出其均值和標準差，利用Matlab編程來模擬高斯隨機過程，最後得到矮寨大橋隨機車輛荷載譜。項目針對目前國內外FRP筋混凝土界面的疲勞粘結性能研究較少，以FRP筋活性粉末混凝土（RPC）界面的疲勞粘結性能為研究目標進行了研究，其主要研究內容及成果如下：（1）根據常幅荷載作用下CFRP筋混凝土界面疲勞性能的試驗研究，得到荷載循環次數、錨固長度、應力水平和應力幅值對CFRP筋荷載滑移曲線和鋼套筒應變的影響，探究了疲勞荷載對CFRP筋軸向動應變的影響，對比了疲勞前後靜載試驗的破壞形式、極限承載力、荷載滑移曲線、CFRP筋剛度和鋼套筒應變等，最後得到了疲勞壽命預測曲線和臨界錨固長度計算式。（2）結合公路橋樑的隨機變幅疲勞荷載譜，研究了隨機疲勞荷載作用下CFRP筋混凝土界面的疲勞性能，得到荷載循環次數和錨固長度對FRP筋混凝土界面的荷載滑移曲線和鋼套筒應變的影響，探究了隨機循環疲勞荷載對CFRP筋軸向動應變的影響，通過隨機疲勞後的靜載試驗對比了疲勞前後試件的破壞形式、極限承載力、CFRP筋剛度和鋼套筒應變等，最後得到了隨機疲勞壽命預測曲線、臨界錨固長度計算式和CFRP筋的疲勞損傷演化規律。（3）採用ANSYS對FRP筋混凝土粘結界面的疲勞性能進行了分析，試驗結果驗證了該理論分析的正確性。
