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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 210-221页

作者：赵少伟冯心淏郭蓉郭喜旺河北工业大学土木与交通学院天津300401

采用cfrp加固带裂缝混凝土梁,能明显提高构件的承载力和刚度,减小结构变形并延缓裂缝的扩展。由于混凝土材料本身和cfrp-混凝土界面的率敏感性,在动态加载速率下cfrp加固梁的断裂性能与准静态荷载下有着明显不同。为研究cfrp加固混凝土... 详细信息

采用cfrp加固带裂缝混凝土梁,能明显提高构件的承载力和刚度,减小结构变形并延缓裂缝的扩展。由于混凝土材料本身和cfrp-混凝土界面的率敏感性,在动态加载速率下cfrp加固梁的断裂性能与准静态荷载下有着明显不同。为研究cfrp加固混凝土梁的动态力学性能,通过不同加载速率下三点弯曲梁断裂试验,对比分析了0.000 5、0.1、1、10 mm/s加载速率下cfrp加固预裂混凝土梁的断裂性能。结果表明:cfrp在混凝土梁裂缝扩展过程中承担着很强的阻裂作用和增强效果,与未加固混凝土梁相比,cfrp加固混凝土梁的极限荷载得到显著提高;随加载速率提高,混凝土梁固有的阻裂性能和断裂过程区骨料黏聚力的阻裂作用提高,混凝土梁断裂面骨料被拉断的数量增多,裂缝扩展路径更趋向平直;最后计算得到不同加载速率下cfrp加固混凝土梁裂缝扩展阻力曲线,分析了不同加载速率下cfrp加固混凝土梁裂缝扩展阻力曲线的变化规律。

关键词：断裂性能加载速率 cfrp加固混凝土裂缝扩展阻力曲线

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基于红外热成像的cfrp加固混凝土缺陷检测研究

基于红外热成像的CFRP加固混凝土缺陷检测研究

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作者：黄雅林湖南大学

学位级别：硕士

建筑工程上常使用混凝土作为主要的承重结构,然而在建筑施工过程中,由于工人操作不当或者外界环境等因素的影响,可能会导致结构内部出现缺陷。目前针对结构内部缺陷的检测技术还不够成熟,如何实现非接触,高精度的缺陷检测以及深度反演... 详细信息

建筑工程上常使用混凝土作为主要的承重结构,然而在建筑施工过程中,由于工人操作不当或者外界环境等因素的影响,可能会导致结构内部出现缺陷。目前针对结构内部缺陷的检测技术还不够成熟,如何实现非接触,高精度的缺陷检测以及深度反演是一个关键难题。针对这一难题,本文将主动式红外热成像技术应用到碳纤维复合材料加固混凝土的缺陷检测以及缺陷定量反演研究中。本文的主要工作内容如下:(1)针对现有的红外缺陷检测算法只能实现结构表面或浅表面缺陷定位,而未能实现缺陷深度的定量反演问题,本文结合传热学基本理论对加固混凝土结构中存在的缺陷进行了研究,建立了计算隔热型缺陷埋藏深度的数理模型以及计算导热型缺陷自身厚度的数理模型。(2)利用建立的数理模型,本文对仿真试块的缺陷埋藏深度和厚度进行了初步反演。初步反演结果表明:隔热型缺陷中心点埋藏深度的反演误差在6%以内,导热型缺陷厚度的反演误差在7%以内。证明了所建立数理模型的可靠性。(3)针对径向热扩散对反演结果造成的影响,本文提出了基于XGBoost的隔热型缺陷埋藏深度反演误差补偿模型,同时为了进一步提高反演精度,融合了质心先验知识和距离先验知识,并利用仿真样本对模型进行训练,从而实现了对仿真试块缺陷埋藏深度反演误差的修正。(4)搭建了主动式红外热成像缺陷检测实验平台,对加固混凝土结构中的缺陷进行了定性以及定量实验研究。利用主成分分析算法去除了由于加热不均匀对热像图造成的影响,同时基于红外图像目标与背景对比度较低的特点,采用遗传算法与最大熵值法相结合的阈值分割算法完成了对红外图像的分割与缺陷提取。在此基础上,利用建立的数理模型,完成了对实际试块的缺陷埋藏深度和厚度的反演。针对实测样本获取困难且数量较少,用于训练误差补偿模型远远不够的问题,本文利用少量实测样本对基于仿真样本训练的误差补偿模型进行微调,实现了对实际试块缺陷埋藏深度反演误差的修正,从而提高了整体缺陷区域的反演精度。

关键词：红外热成像 cfrp加固混凝土缺陷检测特征反演

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寒区氯盐环境下cfrp加固混凝土耐久性研究

寒区氯盐环境下CFRP加固混凝土耐久性研究

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作者：刘文超东北林业大学

学位级别：硕士

随着中国城市化进程的快速推进,混凝土作为一种经济性、适用性的建筑材料被广泛应用于建筑领域中。随着时间的推移,大量的混凝土建筑物由于老化和环境腐蚀等因素已经不满足于当前的使用要求。尤其是在严寒地区的海洋环境中,混凝土建筑... 详细信息

随着中国城市化进程的快速推进,混凝土作为一种经济性、适用性的建筑材料被广泛应用于建筑领域中。随着时间的推移,大量的混凝土建筑物由于老化和环境腐蚀等因素已经不满足于当前的使用要求。尤其是在严寒地区的海洋环境中,混凝土建筑物同时受到氯盐侵蚀和冻融循环的耦合作用,这种耦合作用导致混凝土迅速劣化,其实际使用寿命远未达到设计使用年限。碳纤维增强聚合物（carbon fiber-reinforced polymer,以下简称cfrp）在氯盐环境中的化学性质较稳定,将其粘贴在混凝土表面可以防止氯盐环境直接接触混凝土,以此提高混凝土建筑物的耐久性,因此cfrp加固法拥有光明的发展前景。基于上述工程背景,对cfrp加固混凝土在氯盐浸泡环境、氯盐浸泡和冻融循环的耦合作用（以下简称盐冻耦合环境）下的耐久性进行了研究。试验制备了环氧树脂胶片材、cfrp片材、cfrp加固混凝土轴压试件和cfrp加固混凝土受弯试件,设置了氯盐浸泡和盐冻耦合两种氯盐环境,通过质量监测、p H监测、氯离子浓度测量、显微镜观察和力学试验等方法讨论各类试件在两种氯盐环境中的耐久性。结果表明:（1）与氯盐浸泡环境相比,在盐冻耦合环境中,冻融循环加剧了环氧树脂胶和cfrp片材的损伤,导致环氧树脂胶和cfrp片材的抗拉性能严重退化。在两种氯盐环境中,cfrp片材的耐久性强于环氧树脂胶片材。（2）与氯盐浸泡环境相比,在盐冻耦合环境中,冻融循环加剧了轴压试件和受弯试件的损伤,轴压试件的抗压性能和受弯试件的抗弯性能严重退化。cfrp不仅可以提高轴压试件和受弯试件的承载力,还能提高轴压试件和受弯试件的耐久性。cfrp粘贴面积率越高,对轴压试件承载力和耐久性的提升效果越明显。（3）基于Fick第二定律建立了氯离子扩散模型,并提出了混凝土中氯离子浓度的时变计算公式。建立了片材拉伸力学模型,模拟值和试验值吻合较好,破坏形态和试验基本一致,并解释了模拟值和试验值之间存在的误差问题。建立了混凝土轴压试件的压缩模型和混凝土受弯试件的弯拉模型,模拟值和试验值吻合较好,通过引入胶合界面的损伤参数,实现cfrp—混凝土粘结力的退化。以上模拟具备一定的参考价值,可为未来的相关研究提供技术支持。

关键词： cfrp加固混凝土盐冻耦合环境 Fick第二定律耐久性 ABAQUS

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