不同纤维约束高强混凝土圆柱轴压性能及本构关系的研究

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1、不同纤维约束高强混凝土圆柱轴压性能及本构关系的研究第一章绪论1.1研究背景自1824年水泥混凝土问世以来，即在土木工程与建筑工程中得到了广泛的应用，基本上覆盖了土木工程界与建筑工程界的方方面面，毫无疑问，水泥混凝土的重要性是无可替代的。混凝土结构中的受力构件，在结构使用年限、超荷服役、钢筋绣烛、地震作用等影响下使得建筑物的很多功能不满足要求，不及时修补的话，后果将不堪设想。现今的建筑结构加画、补强技术主要存在两大类：一是传统的加固补强技术，其主要还是依赖于钢筋混凝土材料;二是纤维增强复合材料加固补强技术

2、，是一项技术含量较髙且实用的新技术。纤维增强复合材料主要包括碳纤维、芳论纤维、玻璃纤维以及大断裂应变纤维。纤维增强复合材料在与混凝土的结合使用中表现出了优越的材料性能，大量的研究证明，纤维增强复合材料具有抗拉强度高、抗腐烛性和耐久性好、自重轻、施工方便、热膨胀系数与混凝土相近、弹性?模量小以及大断裂应变纤维抗震性能好等优点。土木工程的发展在一定程度上依赖于新材料的应用，而纤维增强复合材料的优越性顺应了土木工程的发展。大量的工程实践表明，纤维增强复合材料能够在高資、重载、大跨、高强和轻质以及恶劣环境下适用

3、，满足了现代施工技术的要求。不仅可以用来加固现存混凝土结构，而且纤维增强复合材料约束混凝土结构还有望在某些特殊领域代替近年来发展比较迅速的钢管混凝土组合结构。选择一种经济有效，且持久耐用的加固技术，以满足可持续发展的需要是非常有必要的，纤维增强复合材料约束混凝土的加固方法在各方面看来都是较合理的。纤维增强复合材料约束混凝土是指在纤维管中填充混凝土或纤维布包裹混凝土形成的组合构件，使得二者在共同受力过程中相互作用，外包的纤维可以提高混凝土的承载能力、塑性和延性。同时，混凝土的存在可以避免或延缓纤维材料发生

4、局部破坏，从而使得纤维材料的性能可以充分发挥出来。..1.2FRP约束混凝土的国内外研究现状Rochete等通过对FRP约束混凝土方柱试验研究，对FRP约束混凝土方柱在轴压作用下的力学性能进行了分析和对比。Parvin等在考虑小偏心作用下对frp约束混凝土方柱进行力学性能试验研究，对试验结果进行研究分析、对比并且提出了相应的计算模型。Silva等对13个GFRP布约束圆形截面混凝土短柱进行了轴压试验，研究表明同一长细比的试件，截面直径越小强度越大。Li等⑷对不同FRP布缠绕方式下混凝土柱的受压性能进行

5、了试验研究，发现在混凝土达到抗压强度之前，FRP布没有对棍凝土产生有效约束，之后有效约束开始产生作用，当轴向应变到一定程度时有效约束才完全产生作用;FRP布缠绕角度与轴向一致时约束最差，与轴向垂直时约束最强。Sadeghian等对CFRP约束混凝土柱轴压力学性能进行了试验研究，试验数值釆用非相关联流动法则Drucker-Prager模型进行了分析。非相关联流动法则认为混凝土在受压作用下塑性流动的方向避开了加载的法向方向，因而能更加准确的描述混凝土在加载过程中的受力与变形特征，能准确的模拟CFRP约束混凝

6、土圆的轴压力学性能。Issa等对30个CFRP布约束圆形截面混凝土短柱进行了轴压试验，研究表明CFRP布越宽，柱的强度越大。Shi等迸行了1根钢筋混凝土柱和4根FRP管约束钢筋混凝土柱的伪静力试验，考察了不同纤维类型、制作工艺以及剪跨比对试件抗震性能的影响。试验结果表明FRP管约束钢筋混凝土柱的抗弯强度主要取决于FRP的纵向拉伸强度，而FRP管厚度以及纵向拉伸弹性模量是影响FRP管约束混凝土柱初始刚度的最主要因素，纵向碳纤维和环向玻璃纤维复合的FRP管试件的抗震性能最好。Mortazavi等利用FRP

7、约束混凝土进行轴压试验。..第二章试件制作与试验方案2.1引言为了更好的了解玻璃纤维以及大断裂应变纤维约束高强混凝土圆柱在轴压作用下的力学性能，本课题通过试验的方法对GFRP管以及LRSFRP管约束高强混凝土圆柱进行了研究。本章节主要介绍试验所用材料及材料性能、试件的设计与制作、加载的方式以及加载应注意的事项。.2.2原材料及材料性能本试验所用混凝土为C55自密实的商品混凝土。自密实混凝土具有高流动度、均匀和稳定且潘筑时依靠其自重流动，无需振搞等优点。根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》，制作了三组共

8、9个150mmxl50mmxl50mm标准立方体试块进行材料性能试验，试验结果见表2-3。本次试验试件12组共24根(其中22个不同尺寸的GFRP混凝土圆柱以及2个LUSFRP混凝土圆柱)，通过试验对GFRP、LRSFRP(PEN和PET)约束高强混凝土圆柱进行轴压性能及本构关系的探讨。由于试件潘筑期间天气炎热，为了防止绕筑好的混凝土水分蒸发过快，减少表面棍凝土的暴露时间，采用了透明的塑料布对其进行紧密覆盖。在保护层混凝土初凝前，卷起覆盖