CFRP約束受損混凝土圓柱的軸壓力學(xué)性能研究.pdf

1、由于材料老化，自然災(zāi)害等的影響，給大量的混凝土結(jié)構(gòu)帶來了不同程度的損壞甚至破壞，每年用于修復(fù)的費用數(shù)額巨大，因此對混凝土的加固修復(fù)受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注。碳纖維增強復(fù)合材料，簡稱CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)由于其輕質(zhì)高強，耐腐蝕和施工方便等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域有多年的應(yīng)用歷史，近年來，隨著CFRP材料價格的大幅下降，其在土木工程加固領(lǐng)域的應(yīng)用得到迅速的發(fā)展。CFRP約束混凝土柱是CFRP加固

2、混凝土結(jié)構(gòu)中一個比較重要的應(yīng)用，CFRP約束混凝土柱可以恢復(fù)或者提高混凝土柱的強度和變形能力，但是目前大部分研究都是集中在普通混凝土在正常條件下的力學(xué)性能研究，所提出的模型也是適用在混凝土結(jié)構(gòu)沒有損傷破壞的前提下的加固的依據(jù)，對于受損后的混凝土結(jié)構(gòu)的修復(fù)加固研究很少，目前還沒有一個適用的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型可以作為指導(dǎo)CFRP加固受損混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計的理論依據(jù)。
　　本文通過對CFRP約束高溫受損混凝土圓柱和CFRP約束軸壓受損混凝土

3、圓柱的單軸抗壓試驗，重點研究不同的溫度損傷和不同的軸壓損傷程度以及不同的約束量對CFRP約束混凝土的力學(xué)性能的影響，對比現(xiàn)有的研究成果，探討CFRP約束受損混凝土柱的約束機理，對現(xiàn)有的強度模型和應(yīng)變表達式做出修正，提出適用于CFRP約束受損混凝土的強度模型和應(yīng)變計算公式。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)通過電爐對每組3個共36個標準高強混凝土圓柱體試件進行高溫處理，得到不同高溫損傷的試件，然后用CFRP約束加固進行單軸抗壓試驗，分析

4、不同溫度對素混凝土外觀的影響，分析不同溫度損傷和不同包裹層數(shù)對CFRP約束高溫受損混凝土的破壞形態(tài)，抗壓強度，軸向和環(huán)向應(yīng)變以及應(yīng)力-應(yīng)變曲線的影響，試驗結(jié)果表明，高溫損傷后高強混凝土的抗壓強度有大幅下降，但包裹了CFRP明顯提高高溫損傷混凝土柱的抗壓強度。與常溫混凝土相比，包裹了相同CFRP層數(shù)高溫損傷混凝土柱的抗壓強度僅相差3％-6％，不同約束量對CFRP約束高溫損傷高強混凝土的強度和延性的提高與CFRP約束普通混凝土有所差別，包裹

5、層數(shù)越多，強度和延性的提高越大。
　　(2)通過壓力試驗機對C40和C70兩個強度等級共54個標準圓柱體試件進行軸壓損傷處理，得到不同損傷程度的圓柱體試件，然后用CFRP約束加固進行單軸抗壓試驗，分析不同損傷程度和不同包裹層數(shù)對CFRP約束軸壓受損混凝土的破壞模式，強度，應(yīng)變以及應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響，試驗結(jié)果表明，混凝土的不同損傷程度對CFRP約束混凝土的軸壓性能有很大影響，CFRP約束作用對不同損傷程度的混凝土的強度和延性都有不

6、同程度提高，在三層CFRP約束作用下，與CFRP約束未損傷混凝土相比，CFRP約束損傷混凝土的強度僅降低了2.7％-3.8％，損傷混凝土的強度基本能恢復(fù)到損傷前的狀態(tài)，但由于損傷造成的裂縫對混凝土強度和剛度的影響，損傷混凝土的強度不能完全恢復(fù)到未損傷前的強度，CFRP包裹層數(shù)越多，強度和延性的提高越大;但在低約束量時，高損傷程度混凝土試件的強度提高值低于低損傷程度混凝土試件，在高約束量時，損傷對約束混凝土的影響減小，高損傷程度的混凝土試

7、件的強度提高值高于低損傷程度混凝土試件。
　　(3)根據(jù)已有的研究成果，混凝土的強度，CFRP的剛度和強度是影響CFRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線的關(guān)鍵參數(shù)，通過對現(xiàn)有的強度模型和應(yīng)變計算公式分析，并結(jié)合本試驗數(shù)據(jù)，用線性回歸分析的方法對模型的參數(shù)做出修正，得到CFRP約束高溫損傷混凝土的強度模型和應(yīng)變計算公式，CFRP約束軸壓受損混凝土的強度模型和應(yīng)變計算公式，模型與試驗結(jié)果對比分析表明，本文的模型和應(yīng)變計算公式與試件結(jié)果吻合