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CFRP筋混凝土柱正截面承载力研究

李永辉  
【摘要】: CFRP筋具有轻质、高强、耐腐蚀性能好的特点,应用到混凝土结构中可以弥补钢筋混凝土结构自重大、钢筋易腐蚀的缺点,但是由于CFRP筋材料力学性能近似线弹性,破坏形态为脆性破坏,使其应用到混凝土结构中受到很大限制。为了研究CFRP筋混凝土柱的受压性能,本文在试验基础上,采用有限元软件MSC.Marc深入研究CFRP筋混凝土柱在轴心受压、偏心受压及混杂配筋形式下的受力特点。主要完成以下工作。运用有限元软件MSC.Marc模拟CFRP筋混凝土矩形截面柱轴心受压试验得出与试验吻合较好的结果。在此基础上进行数值仿真试验,对60根不同配筋率、CFRP箍筋间距、混凝土强度的模拟试件结果进行对比分析,得出影响CFRP筋混凝土矩形截面柱轴心受压承载力的主要因素及变化规律。分析了CFRP筋约束混凝土的作用机理,对提出的CFRP筋约束混凝土强度计算公式进行了修正。应用有限元软件MSC.Marc就对称CFRP筋混凝土矩形截面柱偏心受压试验进行模拟,计算结果与试验吻合较好。在此基础上进行非对称CFRP筋混凝土矩形截面柱偏心受压数值仿真试验研究。通过23根不同配筋率、CFRP箍筋间距、混凝十强度、偏心距、长细比的模拟试件结果表明,非对称配筋构件的承载力随着偏心距、长细比、箍筋间距的增大而减小,随着配筋率、混凝土强度的增大而增大;侧向变形随着偏心距、长细比、箍筋间距的增大而增大,随着配筋率、混凝土强度的增大而减小。在成功模拟对称配筋CFPR筋混凝土矩形截面柱偏心受压试验的基础上,分别对CFRP筋、钢筋混杂配筋混凝土矩形截面柱进行偏心受压数值仿真试验。通过36根不同偏心距长细比、配筋率、箍筋间距、混凝土强度的模拟试验结果表明,混杂配筋构件的承载力随着配筋率、混凝土强度的增大而增大,随着偏心距、长细比、箍筋间距的增大而减小;两种配筋形式下的承载力相差不大。根据数值仿真试验的结果,分析了两种混杂配筋形式下构件的破坏形态,提出了以破坏形态和纵筋受力状态为分界点的CFRP筋、钢筋混杂配筋混凝土矩形截面柱的偏心受压承载力计算公式,可供工程应用参考。


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