CFRP纵向加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响.pdf

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1、第40卷第3期四川建筑科学研究2014年6月SichuanBuildingScience71CFRP纵向加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响张强，周立明，梁本亮，陆挺(上海师范大学建筑工程学院，上海201418)摘要：通过ANSYS试验对18根低周反复荷载作用下碳纤维布加固混凝土柱的抗震性能和延性进行数值分析。探讨了轴压比、碳纤维纵向加固量对加固钢筋混凝土柱的破坏特征、受力性能及破坏机理的影响。试验表明，碳纤维布加固钢筋混凝土柱具有明显的效果，位移滞回性能、加固柱的抗震性能和延性得到明显改善。关键词：碳纤维布；纵向加固；滞回曲线；延性

2、；轴压比中图分类号：TU323．1文献标志码：B文章编号：1008—1933(2014)03—071—042(／)12，柱两端箍筋进行了加密，具体材料参数见表0引言1，材料的本构关系见图1和图2，试件的尺寸及配碳纤维布加固钢筋混凝土结构技术近年来在我筋情况见图3。试件设计时考虑的主要参数有柱轴国得到不断发展，这种加固措施施工工艺简便快捷压比、碳纤维布加固量，纤维布的粘贴方式如图4所且修补效果和耐久性良好，从而得到工程界的日益示。在竖直方向施加轴向恒载，在水平方向施加低青睐，美、日等发达国家率先对碳纤维布加固技术进周反复荷载，如图5所

3、示，首先施加轴力至预定值，行了研究并得到了迅速发展。我国自20世纪然后循环加卸水平力，试件采用水平位移控制加载，90年开始对碳纤维布加固混凝土结构技术进行研每级按位移控制循环一次，构件承载力(水平荷载)究¨_2'，验证了纤维布加固技术对混凝土结构的有下降到峰值荷载的85％时，结束试验。加载制度如效性，并对抗震性能和延性进行了评析，目前已图6所示，试件编号及主要参数见表2。在一些工程中得到应用。但相比美、日等国家来说，表1材料性能该项技术的研究在我国起步较晚，相关技术标准、应用规程及施工指南在国内还不完善。碳纤维材料具有抗拉强度高、质

4、量轻、耐腐蚀、便于施工等优点，根据柱的现有状况，修复和加固的方法与措施也不相同。本文主要研究碳纤维布纵向包裹高强混凝土柱，通过弥补纵向钢筋的不足，从而有效地改善混凝土脆性大、变形能力差的缺点，柱的延性和抗震性能也可以得到明显的提高，本文对15根加固后的混凝土柱和3根对比试件的抗震性能进行试验研究，并用有限元方法模拟试验过程。1试件设计图1混凝土本构关系试验共设计18个试件，混凝土强度等级为C30，钢筋采用HRB335，截面尺寸为200mmX200mm，柱高为1000mm。采用对称配筋，每侧纵筋为收稿日期：201304-24作者简介：

5、张强(1975一)，男，江西宁都人，副教授，博士，主要从事混凝土结构非线性分析研究。基金项目：上海师范大学科研基金项目(SK201133)；上海大学生创新活动计划项目(B911713007087)图2钢筋本构关系E—mail：zhq@shnu．edu．ell72四川建筑科学研究第40卷表2试件加固方案及分组6@504l2画戛6@1506@50IllI+_+-图3试件设计千●，1F图4粘贴方式钢筋骨架：link8单元纤维布：shell41单元混凝士：solid65实体单元图7ANSYS模拟单元3试验结果分析试验结果见表3。表3试验结果

6、图5加载方式1OOE．0】潍慧0oo00O0E．0l000E+00l1．00E+0122．00E+0l3300E+ol44．00E+0l加载步图6加载制度2构件各部分有限元模拟方法构件各部分有限元模拟方法如图7所示。柱：以上数据均是取绝对值后的结果。张强，等：CFRP纵向加固量对钢筋混凝土柱力学性能的影响733．1骨架曲线分析明显的改善，且随纵向纤维布加固层数的增加，柱子骨架曲线如图8～1O所示。的延性系数越大，即柱子的变形能力越强；轴压比对柱子的延性系数也会产生一定的影响，轴压比越大，柱子的延性系数越小，由此可见，减小轴压比能增加

7、柱子的变形能力。延性系数提高幅度如图12所示。摹0u·u”釜6O．00：‘图8骨架曲线(轴压比0．3)囊籁1趟捌婿4200．．0OO00～k目豳_012345●0．30．00％6．85％29．08％36．99％65．96％72．50％瞳0．4O00％3．45％19I36％33．17％44．83％64．09％■05O．0O％3．70％13．58％3194％3943％4815％图12延性系数提高幅度分析图12(延性系数提高幅度比较)，对于轴压比为0．3的5个试件，随着横向纤维布层数的增加，图9骨架曲线(轴压比0．4)柱子的延性系数提高幅

8、度分别为6．85％、29．08％、36．99％、65．96％、72．50％；对于轴压比为0．4的5个试件，随着横向纤维布层数的增加，柱子的延性系数提高幅度分别为3．45％、19．36％、33．17％、44．83％、65．09％；对于轴