[发明专利]一种无损评估GFRP筋混凝土构件当前状态失效概率的方法

说明书

本发明公开了一种无损评估GFRP筋增强混凝土构件当前状态的失效概率方法，属于桥梁结构安全技术领域。该评估方法主要是以现役GFRP‑RC构件的服役年限及其受拉侧最大裂纹宽度为基础，通过将得到的断裂能参数引入到失效概率模型中，分别得到构件在60％和85％失效概率时的裂纹宽度临界值。最后，将在役构件的测量所得裂纹宽度最大值与两种失效概率对应的裂纹宽度临界值进行对比，即可判断出在役GFRP‑RC构件当前的安全状态。所采用的GFRP‑RC构件失效概率模型是通过大量的断裂能退化规律获取试验统计得到的，可以以简便、无损和经济的方式获取当前在役构件的安全状态。检测方式简单，且检测过程中无耗材产生，经济性强。

技术领域

本发明属于桥梁结构安全技术领域，具体涉及一种无损评估GFRP-RC构件当前状态失效概率的方法。

背景技术

由于玻璃纤维增强复合筋(GFRP)具有优良的耐腐蚀性、高抗拉强度、轻质和低成本等属性，玻璃纤维筋增强混凝土(GFRP-RC)结构部分或全部代替钢筋混凝土结构以抵抗复杂的侵蚀性环境，比如海水、碱性、酸性等环境的发展趋势越来越被使用者所接受。但是由于GFRP筋本身弹性模量较低，通常在40～60GPa，是钢筋弹性模量的1/5左右，这就导致了GFRP-RC结构整体刚度低于钢筋混凝土结构；因此，相较于钢筋混凝土结构，GFRP-RC结构在实际运营中较易出现裂纹。

众所周知，裂纹的出现对于钢筋混凝土结构而言，会引起混凝土内部钢筋锈蚀及其强度的降低，此外，钢筋锈涨会进一步引起混凝土保护层脱落，从而扩大锈蚀范围。虽然裂纹不会引起混凝土内部GFRP筋的锈蚀，但是裂纹的出现会使服役中的GFRP-RC结构抵抗外部荷载的能力降低，正如《公路桥涵养护规范》(JTG H11-2019)规定，桥梁上部承重结构的最大裂缝宽度不能超过0.25mm，否则需要进行专项检测和加固处理。因此，GFRP-RC构件在服役过程中，其开裂部位的最大裂纹宽度与当前结构的失效状态之间必然存在着一定的关联。

目前国内外对GFRP-RC构件性能退化的研究还不够完善，尚未发现从裂纹发展的角度来评估GFRP-RC构件当前安全状态的详细方法，更没有基于此提出一种无损评估GFRP筋增强混凝土构件当前状态失效概率的方法。

发明内容

本发明的目的在于针对服役中结构受拉侧含有裂纹的GFRP-RC构件，在对其不造成损伤的情况下进行当前安全状态评估，从而实现依靠测量裂纹宽度来判断GFRP-RC构件的当前失效概率。

为达到上述目的，采用的技术方案如下：无损评估GFRP筋增强混凝土构件当前状态的失效概率方法，包括以下步骤：

S1、通过调查设计资料确定当前GFRP-RC构件的服役时效t(单位：天)。

S2、计算当前服役时效对应GFRP-RC构件的剩余断裂能保留率ER_f(单位：％)。

依据公式计算GFRP-RC构件的剩余断裂能保留率：

ER＝αln(t)+β (1)

式中，α与β是在GFRP-RC构件的断裂能退化规律获取试验中获取的拟合参数，t表示GFRP-RC构件当前的服役时效，单位：天。3)对受拉侧含有裂纹的待评估构件进行裂纹宽度测量。

S3、裂纹宽度的测量采用智能读取裂纹宽度测量仪，测量裂纹宽度过程中，要保证裂纹成像在裂纹宽度测量仪显示屏上清晰可见，对比裂纹成像中各段裂纹的宽度值，以宽度最大值作为最终有效裂纹宽度。测量目标为GFRP-RC构件受拉侧的最大裂纹，将测得裂纹宽度记作w_f。

S4、计算已知剩余断裂能保留率下GFRP-RC构件的不同失效概率时的裂纹宽度临界值。

依据失效概率模型，可以计算构件在已知剩余断裂能保留率ER_f时，其60％、85％失效概率下的裂纹宽度临界值：