芳纶纤维布加固小偏心受压柱试验研究与理论分析

论文摘要

外部粘贴FRP（纤维复合材料）加固建筑物,在今天已经广泛的应用于工程当中。与传统混凝土结构补强加固方法相比,FRP具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、耐疲劳、自重轻、不增加结构尺寸等优点,适用于混凝土结构的抗弯、抗剪、抗扭、抗震加固以及耐腐蚀加固等。目前,国内外关于FRP加固混凝土柱的研究主要集中在用纤维布包裹混凝土圆形截面柱轴心受压；而在实际结构工程中,正常使用状况下的混凝土柱大多数都是偏心受压,而且以矩形截面居多。因此,有必要对FRP加固混凝土偏压柱的受力性能进行研究。通过11根受压柱的破坏试验,对芳纶纤维布改善混凝土偏心受压柱的受力和变形性能进行了研究,测得了小偏心受压柱加固后的极限承载力、混凝土的荷载-应变曲线、AFRP的荷载-应变曲线,研究了AFRP环向约束钢筋混凝土柱对延性的提高作用；研究分析了纤维布用量、纤维布粘贴方式、预加载值和纤维布条带间距及宽度对加固效果的影响。试验结果表明：芳纶纤维布横向加固小偏压柱时,其承载力和延性均有一定程度的提高；加固柱的承载力随着纤维布层数的增多而增加,但提高幅度与加固层数不成线性关系,随着加固层数的增加,构件承载力的提高幅度减小；滞后应变的大小是决定二次受力结构加固效果的关键因素,加固前应尽可能对结构进行卸载；当纤维布用量相同时,宜优先考虑采用条带加固的方法,且条带宽度越细、间距越小,加固效果越好。最后,在试验结果分析的基础上,推导了纤维布加固钢筋混凝土小偏心受压柱的正截面承载力计算公式,并将理论计算结果与试验结果进行了比较,结果表明,采用本文的计算方法与试验值误差较小,且偏于安全,可供加固设计时参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混凝土结构补强加固技术
• 1.3 FRP外贴补强加固技术
• 1.4 FRP加固技术的研究现状
• 1.4.1 FRP约束混凝土本构关系
• 1.4.2 FRP加固混凝土轴心、偏心受压柱
• 1.4.3 FRP加固混凝土柱抗震性能的研究
• 1.5 国外研究现状
• 1.6 相关的加固规程
• 1.7 FRP材料在应用及研究中存在的问题
• 1.8 本文研究的主要内容
• 2 AFRP加固混凝土小偏压柱受力性能试验研究
• 2.1 试验概况
• 2.2 试件设计及制作
• 2.2.1 试验中所用材料性能
• 2.2.2 试件设计
• 2.2.3 试件制作
• 2.2.4 纤维布粘贴工艺
• 2.2.5 粘贴应变片
• 2.3 加固及试验方案
• 2.3.1 芳纶纤维布加固方案
• 2.3.2 试验装置及加载规则
• 2.3.3 试验加载方式
• 2.4 未加固柱的小偏压试验
• 2.5 不同条带宽度和间距加固小偏压柱试验研究
• 2.5.1 条带宽120mm加固柱Z-2
• 2.5.2 条带宽150mm加固柱Z-3
• 2.5.3 条带宽200mm加固柱Z-4
• 2.6 双层芳纶纤维布加固小偏压柱试验
• 2.6.1 双层120mm条带加固柱Z-5
• 2.6.2 双层150mm条带加固柱Z-6
• 2.6.3 双层200mm宽条带加固柱Z-7
• 2.7 加载、卸载情况下加固小偏压柱试验研究
• 2.7.1 加载40%时条带加固柱Z-8
• 2.7.2 加载70%时条带加固柱Z-9
• 2.7.3 先预加载到70%再卸载到零加固柱Z-10
• 2.8 全包加固柱Z-11
• 2.9 小结
• 3 试验结果分析
• 3.1 试验结果及破坏特征
• 3.2 承载力分析
• 3.3 粘贴纤维布前后延性比较
• 3.4 混凝土柱的应变
• 3.5 芳纶纤维布的应变
• 3.6 粘贴纤维布前后裂缝形态比较
• 3.7 小结
• 4 理论分析及承载力计算
• 4.1 引言
• 4.2 FRP约束混凝土的抗压强度模型
• 4.2.1 约束圆形柱抗压强度模型
• 4.2.2 约束矩形柱抗压强度模型
• 4.2.3 Lam and Teng模型
• 4.2.4 箍筋约束强度模型
• 4.3 本文采用的计算方法
• 4.4 条带加固偏压柱承载力简化计算方法
• 4.5 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题
• 5.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录