摘 要:在试验的基础上,采用ANSYS对BFRP约束素混凝土方柱强度及尺寸效应对加固效果的影响作了研究,并将ANSYS分析得出的强度与试验结果进行了比较。分析结果表明,通过合理选择有限元分析数值模型,可较好地预测纤维布加固混凝土柱的轴心受压性能,且分析所得强度与试验吻合良好,不同尺寸的混凝土方柱存在较明显的尺寸效应。
　　关键词:BFRP;混凝土方柱;尺寸效应;ANSYS
　　中图分类号:TU377文献标识码:A文章编号:16723198(2009)22030002
　　
　　1 试验概况
　　
　　1.1 试验设计
　　本实验为BFRP约束素混凝土方柱轴心受压实验,共27个试件,分9组,每组3个试件,每组试件尺寸和加固层数都是一致的,加固的方柱采用连续包裹的粘贴方式,其中柱的倒角半径为25mm。实验中所选用的水泥为江西省上高县界埠水泥有限责任公司生产的“泥海”牌32.5级普通硅酸盐水泥;粗骨料为卵石,最大粒径25mm,其堆积密度为1620kg/m3,表观密度为2635.5kg/m3,空隙率为38.53%,含水率为0.244%;细骨料为河砂,细度模数为2.22;外加剂为江西省创新外加剂有限公司生产的聚羧酸盐高效减水剂LCX-9。
　　
　　1.2 材料力学性能
　　本试验采用的混凝土强度等级为C50。在浇捣试件的同时,制作3个立方体试块,并与试件同时养护。养护到28 d后在万能试验机上进行试验,测得立方体平均抗压强度为50.44MPa;玄武岩纤维布的名义设计厚度为 0.109mm,实测抗拉强度为2100MPa,弹性模量为93GPa。
　　
　　1.3 試验装置及测试方法
　　100mm×100mm×300mm的试件在100t电液伺服试验机上进行试验,150mm×150mm×450mm及200mm×200mm×600mm的试件在500t长柱液压试验机上进行试验。所有试件均为单调静力加载,加载过程按照《混凝土结构试验方法标准》(GB50152-92)的有关规定进行。正式加载前,试件先要进行物理对中和几何对中,对中方法是预加承载力计算值的15%,校正试件和仪器仪表使其对中后卸载。隔数分钟后,正式分级加载,以每级加载承载力估计值的10%分级加载,待读数稳定后再读取数据。当加至80%-90%最大荷载后,级差减半,即减少到承载力估计值的5%,继续缓慢连续加载,直至试件破坏。
　　
　　2 试验结果
　　
　　试验中,大部分试件都是因为角部纤维布的拉断而破坏,说明虽然对混凝土试件做了倒角处理,但角部依然存在不同程度的应力集中;不同层数包裹玄武岩纤维布的混凝土方柱的极限强度都有明显的提高,以往的试验研究也表明,BFRP布加固混凝土柱体可以大幅度提高混凝土的极限抗压强度。通过本试验,得到了各组试件的极限抗压强度和极限承载力,如表1所示,试件破坏形式如图1所示。