CFRP条带约束型钢再生混凝土柱轴压性能研究

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我国建筑行业近年来呈高速发展趋势,随着建筑物的推陈出新,产生了大量的建筑垃圾,这些建筑废弃物被随意掩埋堆放;同时混凝土材料作为重要的建筑材料之一,也被广泛使用,导致大量的自然资源被开采利用。再生混凝土材料的研究与应用,一方面解决了建筑垃圾对生态环境的污染破坏等问题,另一方面在一定程度上减少了不可再生资源的消耗,对我国建设环境友好型社会、实现可持续发展的战略具有重要意义。另外,碳纤维布材料(CFRP)是用于结构加固的一种新型材料,具有高强质轻、耐腐蚀性及耐久性好的优点,在工程施工中被大力推广使用。本文提出了 CFRP条带约束型钢再生混凝土柱,它不仅绿色、环保,同时具有型钢再生混凝土柱承载力高、延性好的优势,另外CFRP条带的存在使得内部再生混凝土在受到轴压荷载时处于三向受力状态,延缓了内部型钢的压屈,进一步提高了承载力及变形能力,因此对该类结构展开试验研究和理论分析是有必要的。本次试验将9根型钢再生混凝土柱作为基础试件,并在柱外部缠绕包裹2层CFRP碳纤维条带,形成CFRP条带约束型钢再生混凝土柱试件,对其进行轴心受压加载试验,主要研究了再生粗骨料取代率、条带间距、条带宽度以及再生混凝土强度等试验参数对试件轴压性能的影响。通过试验观察到试件在轴压荷载作用下的破坏过程及破坏模式,获得了试件的荷载-位移曲线、各部分的荷载-应变曲线、横向变形系数曲线以及各项轴压性能指标,重点分析了再生粗骨料取代率、条带间距、条带宽度以及再生混凝土强度对试件轴压性能的影响规律。研究结果表明:CFRP条带约束型钢再生混凝土柱在轴压荷载作用下的破坏模式大致相同,破坏时型钢最先达到屈服状态,随后纵筋、箍筋相继屈服,再生混凝土被压溃,试件横向变形加剧,最后由于CFRP碳纤维条带被拉断,导致试件丧失了承载力而宣告破坏,具有脆性性质。最后在试验基础上,分别采用统一强度理论及美国相关规范中的公式,对试件的轴压承载力进行了计算,并将两种计算值与试验值进行对比,结果表明:计算结果与试验结果较为吻合,误差较小。上述研究结论可为该轴压柱的工程推广应用提供一定的理论参考。
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