不同纖維約束高強混凝土圓柱軸壓性能及本構關系的研究

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1、不同纖維約束高強混凝土圓柱軸壓性能及本構關系的研究第一章緒論1.1研究背景自1824年水泥混凝土問世以來，即在土木工程與建筑工程中得到了廣泛的應用，基本上覆蓋了土木工程界與建筑工程界的方方面面，毫無疑問，水泥混凝土的重要性是無可替代的?；炷两Y構中的受力構件，在結構使用年限、超荷服役、鋼筋繡燭、地震作用等影響下使得建筑物的很多功能不滿足要求，不及時修補的話，后果將不堪設想?，F(xiàn)今的建筑結構加畫、補強技術主要存在兩大類：一是傳統(tǒng)的加固補強技術，其主要還是依賴于鋼筋混凝土材料;二是纖維增強復合材料加固補強技術

2、，是一項技術含量較髙且實用的新技術。纖維增強復合材料主要包括碳纖維、芳論纖維、玻璃纖維以及大斷裂應變纖維。纖維增強復合材料在與混凝土的結合使用中表現(xiàn)出了優(yōu)越的材料性能，大量的研究證明，纖維增強復合材料具有抗拉強度高、抗腐燭性和耐久性好、自重輕、施工方便、熱膨脹系數(shù)與混凝土相近、彈性?模量小以及大斷裂應變纖維抗震性能好等優(yōu)點。土木工程的發(fā)展在一定程度上依賴于新材料的應用，而纖維增強復合材料的優(yōu)越性順應了土木工程的發(fā)展。大量的工程實踐表明，纖維增強復合材料能夠在高資、重載、大跨、高強和輕質以及惡劣環(huán)境下適用

3、，滿足了現(xiàn)代施工技術的要求。不僅可以用來加固現(xiàn)存混凝土結構，而且纖維增強復合材料約束混凝土結構還有望在某些特殊領域代替近年來發(fā)展比較迅速的鋼管混凝土組合結構。選擇一種經(jīng)濟有效，且持久耐用的加固技術，以滿足可持續(xù)發(fā)展的需要是非常有必要的，纖維增強復合材料約束混凝土的加固方法在各方面看來都是較合理的。纖維增強復合材料約束混凝土是指在纖維管中填充混凝土或纖維布包裹混凝土形成的組合構件，使得二者在共同受力過程中相互作用，外包的纖維可以提高混凝土的承載能力、塑性和延性。同時，混凝土的存在可以避免或延緩纖維材料發(fā)生

4、局部破壞，從而使得纖維材料的性能可以充分發(fā)揮出來。..1.2FRP約束混凝土的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀Rochete等通過對FRP約束混凝土方柱試驗研究，對FRP約束混凝土方柱在軸壓作用下的力學性能進行了分析和對比。Parvin等在考慮小偏心作用下對frp約束混凝土方柱進行力學性能試驗研究，對試驗結果進行研究分析、對比并且提出了相應的計算模型。Silva等對13個GFRP布約束圓形截面混凝土短柱進行了軸壓試驗，研究表明同一長細比的試件，截面直徑越小強度越大。Li等⑷對不同F(xiàn)RP布纏繞方式下混凝土柱的受壓性能進行

5、了試驗研究，發(fā)現(xiàn)在混凝土達到抗壓強度之前，F(xiàn)RP布沒有對棍凝土產(chǎn)生有效約束，之后有效約束開始產(chǎn)生作用，當軸向應變到一定程度時有效約束才完全產(chǎn)生作用;FRP布纏繞角度與軸向一致時約束最差，與軸向垂直時約束最強。Sadeghian等對CFRP約束混凝土柱軸壓力學性能進行了試驗研究，試驗數(shù)值釆用非相關聯(lián)流動法則Drucker-Prager模型進行了分析。非相關聯(lián)流動法則認為混凝土在受壓作用下塑性流動的方向避開了加載的法向方向，因而能更加準確的描述混凝土在加載過程中的受力與變形特征，能準確的模擬CFRP約束混凝

6、土圓的軸壓力學性能。Issa等對30個CFRP布約束圓形截面混凝土短柱進行了軸壓試驗，研究表明CFRP布越寬，柱的強度越大。Shi等迸行了1根鋼筋混凝土柱和4根FRP管約束鋼筋混凝土柱的偽靜力試驗，考察了不同纖維類型、制作工藝以及剪跨比對試件抗震性能的影響。試驗結果表明FRP管約束鋼筋混凝土柱的抗彎強度主要取決于FRP的縱向拉伸強度，而FRP管厚度以及縱向拉伸彈性模量是影響FRP管約束混凝土柱初始剛度的最主要因素，縱向碳纖維和環(huán)向玻璃纖維復合的FRP管試件的抗震性能最好。Mortazavi等利用FRP

7、約束混凝土進行軸壓試驗。..第二章試件制作與試驗方案2.1引言為了更好的了解玻璃纖維以及大斷裂應變纖維約束高強混凝土圓柱在軸壓作用下的力學性能，本課題通過試驗的方法對GFRP管以及LRSFRP管約束高強混凝土圓柱進行了研究。本章節(jié)主要介紹試驗所用材料及材料性能、試件的設計與制作、加載的方式以及加載應注意的事項。.2.2原材料及材料性能本試驗所用混凝土為C55自密實的商品混凝土。自密實混凝土具有高流動度、均勻和穩(wěn)定且潘筑時依靠其自重流動，無需振搞等優(yōu)點。根據(jù)《普通混凝土力學性能試驗方法標準》，制作了三組共

8、9個150mmxl50mmxl50mm標準立方體試塊進行材料性能試驗，試驗結果見表2-3。本次試驗試件12組共24根(其中22個不同尺寸的GFRP混凝土圓柱以及2個LUSFRP混凝土圓柱)，通過試驗對GFRP、LRSFRP(PEN和PET)約束高強混凝土圓柱進行軸壓性能及本構關系的探討。由于試件潘筑期間天氣炎熱，為了防止繞筑好的混凝土水分蒸發(fā)過快，減少表面棍凝土的暴露時間，采用了透明的塑料布對其進行緊密覆蓋。在保護層混凝土初凝前，卷起覆蓋