【摘 要】
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本文在对已有纤维复合材料约束混凝土柱的轴压性能研究现状进行综述分析后,本文通过试验及数值模拟研究了碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)布条带约束型钢
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本文在对已有纤维复合材料约束混凝土柱的轴压性能研究现状进行综述分析后,本文通过试验及数值模拟研究了碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)布条带约束型钢混凝土矩形短柱的轴心受压性能。试验设计并制作两组共12个试件进行了轴压加载试验,考虑了加固率(加固量)和加固方式对轴压性能的影响。通过试验全面认识了约束柱的破坏过程和机理,分析了加固量和加固方式变化对约束柱轴压承载力的影响。试验中所有的条带式CFRP布约束型钢混凝土矩形短柱最终都以碳纤维布断裂为破坏标志。随着加固量的增大,约束柱的峰值荷载呈增大趋势,荷载-变形曲线后半段由缓慢下降的软化段向缓慢上升的强化段转化。当条带间距比较合适时,条带式CFRP布约束型钢混凝土柱加固效率比全包更好,峰值荷载随着条带间距减小而增大。外层碳纤维布应变随着碳纤维布层数的增大而减小。采用ABAQUS软件建立了有限元模型对条带式CFRP布约束型钢混凝土矩形柱进行了模拟分析,计算结果与试验结果吻合较好。计算结果表明:CFRP布条带应变沿柱的竖向和横向分布不均匀;条带式CFRP布约束型钢混凝土矩形柱中横截面混凝土轴向应力分布并不均匀:角部混凝土的应力最大,型钢周围区域混凝土的应力较大,均属于强约束区;随着加固量的增大,混凝土轴向应力不断增大,在加载后期角部应力集中现象越来越趋于平缓。参考已有研究,将矩形柱用等效圆的概念简化为圆形柱,提出了考虑截面形状和条带间距影响的等效侧向约束强度计算公式,并提出了适用于判断CFRP布条带约束型钢混凝土矩形柱的强弱约束判断公式,认为当修正约束比等于0.074时为强弱约束界限。
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