碳纖維（CFRP）布加固混凝土矩形柱的性能研究.pdf

1、本文從實(shí)驗(yàn)研究與理論分析出發(fā)，對(duì)采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP布)加固混凝土矩形柱這一工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)研究，針對(duì)CFRP布直接加固混凝土矩形柱其截面內(nèi)將存在較大的非有效約束區(qū)問(wèn)題，提出了新的組合FRP加固技術(shù)，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 由于目前針對(duì)CFRP布約束混凝土矩形柱的研究較少，為了掌握CFRP布約束下矩形柱的應(yīng)力應(yīng)變反應(yīng)，及其受力破壞特性，本文設(shè)計(jì)了18個(gè)CFRP布約束混凝土矩形柱，并進(jìn)行了軸壓實(shí)驗(yàn)(截面形狀從完

2、全矩形截面逐步變化至圓形截面)，研究了混凝土截面形狀及CFRP布層數(shù)變化對(duì)加固混凝土矩形柱應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響，并研究了加固實(shí)驗(yàn)中CFRP布的有效應(yīng)變問(wèn)題。本次實(shí)驗(yàn)為進(jìn)行CFRP布加固混凝土矩形柱的理論分析獲取了大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 在軸壓荷載作用下，由于截面形狀限制，CFRP布對(duì)混凝土矩形柱的側(cè)向約束不如圓形柱有效。針對(duì)該問(wèn)題，本文首先建立力學(xué)分析模型，并結(jié)合數(shù)值計(jì)算結(jié)果，研究了截面約束應(yīng)力分布隨截面倒角半徑的變化關(guān)系，分析了矩形柱截

3、面直邊部分膨脹變形對(duì)FRP材料應(yīng)變的影響，提出了新的有效約束面積模型和截面形狀系數(shù)模型；考慮CFRP布的有效應(yīng)變問(wèn)題，建立了CFRP布加固混凝土矩形柱的有效側(cè)向約束壓力計(jì)算公式?？偨Y(jié)并分析現(xiàn)有研究成果，本文建立了CFRP布約束素混凝土柱截面抗壓強(qiáng)度和峰值應(yīng)變的計(jì)算模型；為了模擬實(shí)驗(yàn)研究中整個(gè)應(yīng)力應(yīng)變的反應(yīng)過(guò)程，本文建立了CFRP布充足約束混凝土矩形柱的新應(yīng)力應(yīng)變模型，通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，驗(yàn)證了新模型的有效性。 應(yīng)用CFRP布加

4、固鋼筋混凝土(RC)柱，對(duì)其承載能力的影響，也是工程實(shí)踐中需要解決的問(wèn)題。工程實(shí)際中的RC柱中含有箍筋和縱向鋼筋，而且加固加固時(shí)又可能采用連續(xù)約束或不連續(xù)FRP材料加固形式。針對(duì)這一問(wèn)題，本文建立了不連續(xù)約束對(duì)鋼筋混凝土(RC)矩形柱產(chǎn)生的有效側(cè)向約束壓力計(jì)算公式，考慮不同約束材料作用下各自的有效約束面積，以及柱內(nèi)原有箍筋和縱筋的作用，建立了CFRP布約束RC矩形柱的抗壓強(qiáng)度計(jì)算模型，并進(jìn)行了算例分析與驗(yàn)證。 外包CFRP布約束

5、混凝土矩形柱，能改善柱子的延性，對(duì)于加固而言是一種經(jīng)濟(jì)、有效的加固方法。本文對(duì)RC柱的屈服位移(曲率)、極限位移(曲率)兩個(gè)狀態(tài)的界定進(jìn)行了總結(jié)分析，建立了側(cè)向荷載作用下的位移延性系數(shù)與曲率延性系數(shù)的關(guān)系，以及影響RC柱延性能力的因素。以CFRP布充足約束混凝土柱的新應(yīng)力應(yīng)變模型為基礎(chǔ)，研究了CFRP布約束對(duì)素混凝土柱及RC柱關(guān)鍵截面屈服曲率、極限曲率的影響，建立了屈服、極限曲率及曲率延性系數(shù)的計(jì)算公式。 在工程結(jié)構(gòu)研究中，進(jìn)行

6、模型實(shí)驗(yàn)研究是一種非常重要而有效的方法和手段，為進(jìn)一步對(duì)CFRP布約束RC柱的延性問(wèn)題進(jìn)行研究，本文設(shè)計(jì)了RC模型實(shí)驗(yàn)柱，對(duì)CFRP布約束RC柱的延性能力進(jìn)行研究，結(jié)果證實(shí)，CFRP布約束作用可以提高RC柱的延性能力。 直接粘貼CFRP布約束混凝土矩形柱，柱內(nèi)截面直邊部分將存在很大的非有效約束區(qū)，將影響CFRP布的加固效果。本文針對(duì)該問(wèn)題，研發(fā)了進(jìn)一步提高RC柱延性能力的新方法—采用植筋和包裹CFRP布的組合加固技術(shù)。實(shí)驗(yàn)研究證