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CFRP持载加固高强混凝土柱偏心受压性能试验研究及分析

赵玉杰  
【摘要】:随着世界各国综合国力的提高、国民经济的快速发展和建筑行业的科技进步,世界各国在工程中所使用混凝土的强度等级一直在不断地提高,高强混凝土在许多高层建筑和桥梁工程中得到了越来越广泛的应用。然而高强混凝土的破坏呈明显的脆性,这对于工程结构的抗震是十分不利的。而且高强混凝土建筑结构在长期的自然环境和使用环境的双重作用下,不可避免的会存在各种各样的损伤和缺陷,其功能也将逐渐减弱。因此高强混凝土结构的加固维修问题日益地凸显出来,这就迫切需要一套有效的加固技术对高强混凝土结构进行修复和加固。碳纤维材料(CFRP)作为一种新型的维修加固材料具有强度高、质量轻、高强度质量密度比、耐腐蚀、耐疲劳(是钢筋的3倍)、以及易于施工、适用面广、施工质量有保证等诸多无法比拟的优点,利用外贴碳纤维布(CFRP Sheets)横向包裹高强混凝土柱,通过约束混凝土柱的横向变形和侧向膨胀从而对混凝土柱起到加固的作用,从而有效地改善高强混凝土脆性大、变形能力差、延性差、破坏比较突然偏于脆性破坏的缺点,高强混凝土柱的延性、变形能力、抗剪能力性能以及抗震能力性能也可以得到显著的提高。 目前国内外学者和研究人员关于CFRP加固高强混凝土这方面的研究已取得了一些成果和一定程度的进展,但是对于偏心受压下和持续荷载状态下CFRP包裹高强混凝土柱的研究工作相对而言还显得很少。然而在实际工程中,真正意义上处于均匀受压的混凝土柱存在的可能性是极小的,偏心受压才是钢筋混凝土柱最常见的受力形式。除此之外在实际的工程中绝大多数的被加固混凝土柱都是处于负荷和有载状态下的也就是存在初始应力的。 本文以以往的关于纤维布约束加固混凝土柱的试验研究和理论研究成果,进行了关于八根外贴碳纤维布持载加固高强混凝土矩形截面偏压柱试验,试验主要考虑的因素包括荷载偏心距、持续荷载值以及碳纤维布的粘贴方式用量粘贴层数等因素对约束加固效果的影响。试验研究表明,碳纤维布持载约束加固高强混凝土矩形截面偏压柱可以不同程度地提高高强混凝土柱的极限承载力和延性、变形能力以及混凝土的抗压强度和极限应变。通过试验研究得出了以下的这些结论:1、采用不同的碳纤维布加固包裹方式进行约束后,不同偏心率和不同持载值的高强混凝土柱的极限承载力和延性都得到了不同程度的提高,混凝土的强度和应变也得到了提高;2、相同的持载值状态下,随着所粘贴碳纤维布的层数和用量的增加,被约束加固的高强混凝土柱的极限承载力和延性都有所提高;碳纤维布全包加固混凝土柱的约束加固效果要优于纤维布条带包裹的约束效果;3、相同的碳纤维布加固形式下,随着偏心率和持续荷载值的提高,碳纤维布对被约束加固的混凝土柱的加固效果随之降低。4、在文章的最后,作者基于此次试验的试验结果并结合参考以往的相关试验研究和理论研究的成果,提出了碳纤维布持载加固高强混凝土矩形截面偏心受压柱的极限承载力的计算公式以供参考。


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