[發明專利]一種無損評估GFRP筋混凝土構件當前狀態失效概率的方法

在審

• 申請號: 202110854322.2
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113656865A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 何雄君;仵衛偉;何佳;王銀剛;王科迪;陳潤喆;吳超
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F111/08
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 孟慶繁

本發明公開了一種無損評估GFRP筋增強混凝土構件當前狀態的失效概率方法，屬于橋梁結構安全技術領域。該評估方法主要是以現役GFRP?RC構件的服役年限及其受拉側最大裂紋寬度為基礎，通過將得到的斷裂能參數引入到失效概率模型中，分別得到構件在60％和85％失效概率時的裂紋寬度臨界值。最后，將在役構件的測量所得裂紋寬度最大值與兩種失效概率對應的裂紋寬度臨界值進行對比，即可判斷出在役GFRP?RC構件當前的安全狀態。所采用的GFRP?RC構件失效概率模型是通過大量的斷裂能退化規律獲取試驗統計得到的，可以以簡便、無損和經濟的方式獲取當前在役構件的安全狀態。檢測方式簡單，且檢測過程中無耗材產生，經濟性強。

技術領域

本發明屬于橋梁結構安全技術領域，具體涉及一種無損評估GFRP-RC構件當前狀態失效概率的方法。

背景技術

由于玻璃纖維增強復合筋(GFRP)具有優良的耐腐蝕性、高抗拉強度、輕質和低成本等屬性，玻璃纖維筋增強混凝土(GFRP-RC)結構部分或全部代替鋼筋混凝土結構以抵抗復雜的侵蝕性環境，比如海水、堿性、酸性等環境的發展趨勢越來越被使用者所接受。但是由于GFRP筋本身彈性模量較低，通常在40～60GPa，是鋼筋彈性模量的1/5左右，這就導致了GFRP-RC結構整體剛度低于鋼筋混凝土結構；因此，相較于鋼筋混凝土結構，GFRP-RC結構在實際運營中較易出現裂紋。

眾所周知，裂紋的出現對于鋼筋混凝土結構而言，會引起混凝土內部鋼筋銹蝕及其強度的降低，此外，鋼筋銹漲會進一步引起混凝土保護層脫落，從而擴大銹蝕范圍。雖然裂紋不會引起混凝土內部GFRP筋的銹蝕，但是裂紋的出現會使服役中的GFRP-RC結構抵抗外部荷載的能力降低，正如《公路橋涵養護規范》(JTG H11-2019)規定，橋梁上部承重結構的最大裂縫寬度不能超過0.25mm，否則需要進行專項檢測和加固處理。因此，GFRP-RC構件在服役過程中，其開裂部位的最大裂紋寬度與當前結構的失效狀態之間必然存在著一定的關聯。

目前國內外對GFRP-RC構件性能退化的研究還不夠完善，尚未發現從裂紋發展的角度來評估GFRP-RC構件當前安全狀態的詳細方法，更沒有基于此提出一種無損評估GFRP筋增強混凝土構件當前狀態失效概率的方法。

發明內容

本發明的目的在于針對服役中結構受拉側含有裂紋的GFRP-RC構件，在對其不造成損傷的情況下進行當前安全狀態評估，從而實現依靠測量裂紋寬度來判斷GFRP-RC構件的當前失效概率。

為達到上述目的，采用的技術方案如下：無損評估GFRP筋增強混凝土構件當前狀態的失效概率方法，包括以下步驟：

S1、通過調查設計資料確定當前GFRP-RC構件的服役時效t(單位：天)。

S2、計算當前服役時效對應GFRP-RC構件的剩余斷裂能保留率ER_f(單位：％)。

依據公式計算GFRP-RC構件的剩余斷裂能保留率：

ER＝αln(t)+β (1)

式中，α與β是在GFRP-RC構件的斷裂能退化規律獲取試驗中獲取的擬合參數，t表示GFRP-RC構件當前的服役時效，單位：天。3)對受拉側含有裂紋的待評估構件進行裂紋寬度測量。

S3、裂紋寬度的測量采用智能讀取裂紋寬度測量儀，測量裂紋寬度過程中，要保證裂紋成像在裂紋寬度測量儀顯示屏上清晰可見，對比裂紋成像中各段裂紋的寬度值，以寬度最大值作為最終有效裂紋寬度。測量目標為GFRP-RC構件受拉側的最大裂紋，將測得裂紋寬度記作w_f。

S4、計算已知剩余斷裂能保留率下GFRP-RC構件的不同失效概率時的裂紋寬度臨界值。

依據失效概率模型，可以計算構件在已知剩余斷裂能保留率ER_f時，其60％、85％失效概率下的裂紋寬度臨界值：