碳纖維（CFRP）布加固混凝土矩形柱的性能研究.pdf

1、本文從實驗研究與理論分析出發(fā)，對采用碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP布)加固混凝土矩形柱這一工程實際問題進行了系統(tǒng)研究，針對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)問題，提出了新的組合FRP加固技術(shù)，并進行了相應(yīng)的實驗驗證。 由于目前針對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)計了18個CFRP布約束混凝土矩形柱，并進行了軸壓實驗(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，并研究了加固實驗中CFRP布的有效應(yīng)變問題。本次實驗為進行CFRP布加固混凝土矩形柱的理論分析獲取了大量實驗數(shù)據(jù)。 在軸壓荷載作用下，由于截面形狀限制，CFRP布對混凝土矩形柱的側(cè)向約束不如圓形柱有效。針對該問題，本文首先建立力學分析模型，并結(jié)合數(shù)值計算結(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度和峰值應(yīng)變的計算模型；為了模擬實驗研究中整個應(yīng)力應(yīng)變的反應(yīng)過程，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，通過與實驗數(shù)據(jù)的對比，驗證了新模型的有效性。 應(yīng)用CFRP布加

4、固鋼筋混凝土(RC)柱，對其承載能力的影響，也是工程實踐中需要解決的問題。工程實際中的RC柱中含有箍筋和縱向鋼筋，而且加固加固時又可能采用連續(xù)約束或不連續(xù)FRP材料加固形式。針對這一問題，本文建立了不連續(xù)約束對鋼筋混凝土(RC)矩形柱產(chǎn)生的有效側(cè)向約束壓力計算公式，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矩形柱的抗壓強度計算模型，并進行了算例分析與驗證。 外包CFRP布約束

5、混凝土矩形柱，能改善柱子的延性，對于加固而言是一種經(jīng)濟、有效的加固方法。本文對RC柱的屈服位移(曲率)、極限位移(曲率)兩個狀態(tài)的界定進行了總結(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)的計算公式。 在工程結(jié)構(gòu)研究中，進行

6、模型實驗研究是一種非常重要而有效的方法和手段，為進一步對CFRP布約束RC柱的延性問題進行研究，本文設(shè)計了RC模型實驗柱，對CFRP布約束RC柱的延性能力進行研究，結(jié)果證實，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。本文針對該問題，研發(fā)了進一步提高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)。實驗研究證