LRS-FRP加固钢筋混凝土柱偏心受压的力学性能研究

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近年来,纤维复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)由于具有耐腐蚀、耐疲劳、轻质高强、施工方便、后期维护费用低和良好的化学稳定性等优点,在混凝土结构加固领域中取得了广泛的应用。然而,目前主要研究的几种FRP材料因其弹性模量高、拉伸断裂应变低(1.0%3.0%)的脆断性质受限于抗震结构加固。但是,最新出现的大应变FRP(Large-Rupture-Strain FRP,简称LRS-FRP)弹性模量低、拉伸断裂应变大(断裂应变≥5%)的特点,补足了主要研究的几种FRP材料的不足,因此将FRP加固混凝土技术升华到LRS-FRP加固技术的研究。柱作为重要的受力构件,在结构中起着至关重要的作用。对普通素混凝土柱、钢筋混凝土柱,采用大应变FRP(LRS-FRP)加固,可以大大提高素混凝土柱、钢筋混凝土柱的延性和力学性能。由于工程实际中,建筑结构承受严格意义上的轴向荷载是不存在的,绝大多数建筑结构存在着偏心荷载的作用,而地震荷载的不确定因素,更加导致了建筑结构承受的荷载类型多种多样。因此,基于上述想法,本文对LRS-FRP加固钢筋混凝土柱偏心受压的力学性能展开了试验研究和理论分析,并建立了静力荷载作用下不同偏心率对LRS-FRP加固钢筋混凝土柱的本构模型。主要内容如下:(1)试验方案设计及试验材料的基本力学性能:试件尺寸、4种工况的设置、测点的布置、钢筋应变片的贴片布置、加载制度、循环加载的操作、偏心距的确定、测定LRS-FRP的极限抗拉强度和断裂应变、混凝土的抗压强度及钢筋的应力应变关系;(2)分别对静力荷载和循环荷载作用下,不同偏心率对LRS-FRP加固钢筋混凝土柱的试验进行了研究,得到了荷载位移曲线、应力应变曲线、弯矩曲率曲线、中部环向应变分布趋势、混凝土开裂应变或LRS-FRP断裂应变分布图(雷达图)、钢筋应变与试件压缩量的关系、钢筋的屈曲对混凝土开裂应变的影响。以及,对有无LRS-FRP约束、有一层LRS-FRP约束下钢筋混凝土柱和素混凝土柱的对照,进行了增强机理的对比分析。(3)对静力荷载作用下不同偏心率对LRS-FRP加固钢筋混凝土柱,进行本构模型研究。
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