预应力B/C混杂纤维布加固钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳试验研究

腐蚀环境和循环荷载的耦合作用，会加速钢筋混凝土结构的疲劳损伤。预应力玄武岩/碳（B/C）混杂纤维布加固钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳机理是推广应用该技术的必要研究内容。采用串-并联和并联式加载体系，使大批量试件同时进行疲劳加载成为可能。通过试验分析钢筋、混凝土、B/C混杂纤维布的腐蚀疲劳损伤演化机理，揭示加载频率、应力比、荷载水平、腐蚀介质种类、尺寸效应等因素对加固钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳性能的影响，结合数值模拟，研究加固钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳机理、损伤演化规律，得到其承载力、刚度验算公式和疲劳寿命预测方法。本研究可为钢筋混凝土结构的腐蚀疲劳试验提供新方法，为抗疲劳加固提供新技术，从而有效延长加固钢筋混凝土结构的使用寿命，并促进新材料在土木工程结构修复加固中的应用。

腐蚀环境和循环荷载的耦合作用，会加速钢筋混凝土结构的疲劳损伤。预应力玄武岩/碳（B/C）混杂纤维布加固钢筋混凝土梁的腐蚀疲劳机理是推广应用该技术的必要研究内容。本项目以试验为主，进行了以下研究工作：（1）研究了玄武岩纤维(B)/ 碳纤维(C)、玄武岩纤维(B)/ 芳纶纤维(A)编织的单向层内混杂纤维布的制备工艺，进行了两种混杂类型(B/C、B/A)、两种混杂比(1:1、2:1)的试件在不同应力水平下的疲劳试验。提出一种新的双变量双拐点疲劳刚度退化模型，该模型适用于单种纤维和混杂纤维片材。（2）研发并制备了两套机械式顶推多功能腐蚀疲劳试验机，具有稳定可靠、构造简单，传力明确，造价低等优点。（3）提出预应力玄武岩/碳混杂纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的预应力损失曲线的公式，具有较高的预测精确性和可靠度。（4）进行了预应力B/C混凝土纤维布抗剪、抗弯加固小梁的试验，对腐蚀疲劳状态、加固类型、荷载水平、预应力度等因素对加固梁承载能力的影响进行了实验对比研究。结果表明，随着荷载水平的增大，试验梁的抗腐蚀疲劳性能提高越明显。加固梁的刚度衰减主要分为两阶段和三阶段衰减，裂缝的开展与刚度衰减基本一一对应。（5）进行了预应力B/C混凝土纤维布抗弯加固大梁的试验研究，考虑了不同荷载水平、不同预应力水平等因素的影响。结果表明：腐蚀状态下钢筋混凝土梁的疲劳寿命显著降低；粘贴B/C混杂布加固后，梁的疲劳寿命显著提高；对B/C混杂布施加预应力可以减小腐蚀对试验梁的损伤，随着预应力水平的提高，试验梁的疲劳寿命逐步增加。（6）进行了不同B/C HFRP锚固束布置形式下的混凝土试块的单边剪切实验，结果表明：锚固束对试件在极限承载力、材料利用率、延性性能等方面均有不同程度提升。推导了FRP锚固束加固混凝土构件的极限承载力计算公式，提出了FRP锚固束细部尺寸的设计流程。综上，本研究可为钢筋混凝土结构的腐蚀疲劳试验提供新方法，为抗疲劳加固提供新技术，从而有效延长加固钢筋混凝土结构的使用寿命，并促进新材料在土木工程结构修复加固中的应用。