FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能的试验研究

【摘要】：近十年来,粘贴FRP加固混凝土结构技术在土木工程领域的应用越来越广泛。芳纶纤维(AFRP)布作为一种新型的FRP材料,有着优良的性能,此方面的研究对今后工程中的使用有重要的指导意义。为此,本文对芳纶纤维布、芳纶纤维布和碳纤维布联合应用加固混凝土矩形柱的抗震性能进行了试验研究,这在国内尚属首次。 文中首先对芳纶纤维布的材料性能进行了研究,对材性试件的制作过程及注意事项进行了详细的介绍,并通过试验测得了芳纶纤维布的相关数据。试验证明,现有针对碳纤维布的相关规定仍可适用于芳纶纤维布。 接着,对11根混凝土柱(对比柱1根、FRP加固柱10根)进行了低周反复试验。FRP加固柱主要分为两类:芳纶纤维加固,芳纶纤维、碳纤维联合应用加固,加固时为与工程实际一致,在柱高300㎜内一律采用满贴加固。对柱的破坏特征、滞回曲线、位移延性系数、骨架曲线、耗能性能、刚度退化以及应变变化情况进行了详细的分析。试验结果表明:用FRP包裹粘贴混凝土柱,可以提高极限承载力、延性和耗能性能,从而改善柱的抗震性能;芳纶纤维完全可以和碳纤维联合应用于柱的加固,加固后的柱在轴压比较高时表现出优越的性能;通过在柱脚一定范围内的满贴加固,可以使条带加固接近满贴时的效果。 针对试验中FRP的特殊加固方式,文中在《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》抗震加固相关公式的基础上,对公式作修正后,得到新的FRP折算体积配箍率的计算方法,数据证明其在一定程度上代表着柱抗震加固的效果,同时表明FRP的加固用量存在一合理范围,不是越多越好。 应用现有的FRP约束混凝土理论,分析了矩性柱的受力特点,解释了相关现象;利用轴压下FRP约束混凝土矩形柱的基本力学指标,提出了偏心受压下的FRP加固柱的两种破坏特征以及极限承载力的计算方法,结合相关数据,证明此种方法可以应用于工程实践。 最后,本文分析了AFRP用于结构加固的应用前景,提出了进一步研究的建议,为今后更深入的研究打下了基础。