碳纖維布加固鋼筋混凝土柱試驗研究與分析.pdf

1、碳纖維加固技術作為一種新型的、技術含量高的加固方法，已經(jīng)在土木工程結(jié)構(gòu)加固中開始得到大量的應用，尤其在加固柱、橋墩方面，通過有效約束混凝土的側(cè)向膨脹變形來改善其受壓性能，具有很大的研究推廣價值和社會經(jīng)濟效益。目前，對纖維約束圓形截面混凝土柱的性能已有較多的研究，我國用纖維加固的混凝土柱大多為方形和矩形截面的，而對纖維加固鋼筋混凝土（RC）方柱承壓性能的研究相對較少。 本文對現(xiàn)有的加固技術進行了綜述，介紹了碳纖維增強塑料（CFRP

2、）在結(jié)構(gòu)加固中應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，探討了碳纖維增強塑料加固結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，制作了四組（加固一層的CFRP全包柱、CFRP間距100mm柱、CFRP間距60mm柱以及未加固的對比柱）箍筋@150mm的 RC方柱和一組箍筋@75mm（包裹一層CFRP）的RC方柱，共計15根方柱。通過對方柱的軸壓試驗，考慮了纖維布間距和箍筋間距的變化對加固后RC柱破壞形態(tài)以及加固效果的影響，結(jié)果表明：加固CFRP布可以一定程度上限制RC柱裂縫的發(fā)展，改善裂縫的

3、分布，且使裂縫的寬度相對較小；加固CFRP布后RC柱的軸壓承載力和極限應變都有明顯的提高，延性得到改善，其軸壓承載力隨纖維布加固凈間距和箍筋間距的減小而增加，箍筋75mm（包裹一層CFRP）的RC柱的延性最好。 針對纖維布約束混凝土方柱約束原理，通過對比分析纖維約束后的強度模型，對Lam and Teng抗壓強度公式進行了修正，其中重點考慮了倒角半徑、纖維布不連續(xù)包裹對公式的影響，并與他人文獻中144根混凝土方柱的試驗數(shù)據(jù)對比分

4、析，發(fā)現(xiàn)其有較高的精度；在此修正公式的基礎上，理論分析提出了纖維布和箍筋共同約束下鋼筋混凝土軸壓柱正截面承載力的建議公式，理論計算與本文以及他人文獻中13根RC方柱結(jié)果對比，發(fā)現(xiàn)該公式較偏于安全和精確，為以后施工設計做參考。 最后，建立了纖維布加固RC柱的有限元模型、單元類型和材料本構(gòu)模型，對本文試驗用ANSYS進行了模擬分析，發(fā)現(xiàn)模擬計算結(jié)果與試驗結(jié)果較為接近，驗證了所建模型的正確性；進而分析纖維加固間距、層數(shù)、柱的截面尺寸以