海洋环境下TRC加固钢筋混凝土柱抗震性能退化机理研究

The reliability of the marine infrastructures has significant influence on the exploitation of marine resources. Due to the severity of marine environment, the concrete structures usually degrade relatively seriously after serving 10-20 years in marine environment , therefore, how to repair and strengthen these structure to extend their service lifetime has now become a hot research spot among international scholars. Textile reinforced concrete (TRC) has superior mechanical property and durability, thus it is especially suitable for repairing and strengthening structures under severe environment.In this project,the reinforced concrete (RC) columns, which were serious damaged by the corrosion of corrosive ion with high concentration, cyclic load caused by the wave and dry-wet cycles,are focused,and the degeneration of seismic performance of RC columns strengthened with TRC is studied. Laboratory simulation will be adopted to study the influence of TRC on the degradation mechanism of the interface performance between steel and concrete, and the interface bonding-slip model of them will be set up. On this basis, the failure mechanism and the damage evolvement rule of RC columns strengthened with TRC under the severe environment will be displayed, and considering the material damage,the restoring force model of RC columns reinforced with TRC will be established. This research will offer necessary research background and theoretical foundation for the reinforcement and the improvement of seismic capacity of the concrete structure reinforced with TRC under marine environment.

海洋基础设施的可靠性对海洋资源的开发有着重要影响。由于海洋环境的严酷性，海工混凝土结构常在服役10-20年后存在较严重的劣化现象，如何对其进行补强以延长其使用寿命成为各国学者研究的焦点。纤维编织网增强混凝土(TRC)因其优越的力学和耐久性能而特别适用于恶劣环境下结构物的修复加固。为此，本项目以长期经受高浓度腐蚀离子的侵蚀、波浪引起的往复荷载、干湿交替等因素作用而导致损伤劣化严重的钢筋混凝土(RC)柱为实体，开展TRC加固RC柱抗震性能退化的研究，项目拟采用实验室模拟的方法研究盐水干湿循环作用下TRC 约束对钢筋与混凝土界面性能退化机制的影响并建立二者界面粘结－滑移模型；在此基础上将揭示此类环境下TRC加固RC柱抗震性能损伤演变规律及破坏机理，建立考虑材料损伤后TRC 加固RC柱的恢复力模型。项目的研究成果可为TRC用于海洋环境下混凝土结构的补强和抗震能力的提高提供必要的研究背景和理论基础。

海洋工程中氯离子侵蚀会导致混凝土内部钢筋锈蚀、保护层开裂以及剥落等一系列耐久性问题，进而引起结构的抗震性能退化。纤维编织网增强混凝土（Textile Reinforced Concrete，简称TRC）作为一种新型水泥基复合材料，具有耐腐蚀、承载能力高等优点，引起国内外学者的广泛关注并进行了一系列的研究。本项目之前关于侵蚀环境下TRC加固RC柱抗震性能的相关研究较少，因此有必要进一步深入研究氯盐侵蚀环境对TRC加固RC柱抗震性能的影响。. 项目研究了锈蚀环境下不同因素对TRC约束混凝土与钢筋粘结性能的影响，分析了破坏模式与影响机理，从损伤和能量的角度对粘结性能作了进一步阐释，提出了TRC约束混凝土与钢筋的粘结-滑移模型。结果表明，TRC约束后钢筋与混凝土的粘结性能显著提升，氯盐干湿对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的二次劣化作用减弱。. 在TRC约束钢筋-混凝土界面粘结性能研究的基础上，进一步研究了氯盐干湿循环环境下TRC加固RC柱的抗震性能。为了更好发挥TRC的约束作用，首先通过试验得到加固过程中纤维编织网的最优层数、搭接长度以及PVA纤维的体积掺量。基于以上加固参数，进而研究了TRC加固柱在钢筋锈蚀、轴压比、剪跨比、配箍率、环境和偏心荷载耦合以及二次劣化等因素下的抗震性能。结果表明，较少的干湿循环次数（少于270次）对加固柱的抗震性能无明显影响，当干湿循环次数继续增加时，加固柱的抗震性能退化，随后又有一定程度提高；具有小轴压比、大剪跨比和大配箍率的加固柱在侵蚀环境下具有更好的延性、变形能力和耗能能力；小偏心荷载下，一定比例的持载应力比（不大于0.4）能够提高加固柱在氯盐侵蚀环境下的抗震能力；TRC能够更好地改善小剪跨比试件的破坏模式和变形能力，显著提高锈蚀柱的抗震性能。 .最后，基于TRC加固柱抗震性能试验建立了TRC加固RC柱的恢复力模型。结果表明，提出的模型与试验结果吻合良好。. 以上研究成果对于完善TRC加固理论，推动TRC在工程中的应用，确保工程结构的安全使用具有一定的理论意义和技术指导价值。