CFRP復(fù)材筋與鋼筋混合配筋柱的軸壓性能研究.pdf

1、纖維增強復(fù)合材料筋（Fiber-Reinforced Polymer Bar，以下簡稱為復(fù)材筋）以其輕質(zhì)高強、耐腐蝕等特點而逐漸得到廣泛關(guān)注。但由于其本構(gòu)關(guān)系為線彈性，破壞形式為脆性破壞，若單獨將其應(yīng)用于混凝土構(gòu)件中，會減小構(gòu)件延性。因此，將線彈性復(fù)材筋與彈塑性鋼筋共同配置于混凝土構(gòu)件中可改善單一復(fù)材筋構(gòu)件的延性。針對該形式柱構(gòu)件的受壓性能尚鮮有研究且針對復(fù)材筋受壓材性特點尚未完全明確。鑒于此，本文開展了復(fù)材筋的受壓材性試驗、復(fù)材筋與鋼

2、筋混合配筋柱軸壓試驗及相關(guān)有限元分析，系統(tǒng)地研究了混合配筋柱的軸壓力學(xué)性能和破壞模式。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.采用四種方法對本文試驗中所用的光圓CFRP復(fù)材筋的抗壓強度進(jìn)行測試，其中兩種方法為本文提出：（1）將4根CFRP復(fù)材筋包裹在混凝土標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試塊中并外包FRP布共同受壓，從中剔除標(biāo)準(zhǔn)圓柱體受FRP布約束的強度后，得到CFRP復(fù)材筋的抗壓強度。（2）設(shè)計加工端頭錨具使4根CFRP復(fù)材筋共同受壓，同時考慮不同長徑比對破壞形

3、式及破壞強度的影響。將以上兩種方法與我國規(guī)范方法及其他學(xué)者采用的方法進(jìn)行比較后發(fā)現(xiàn)，本文提出的第一種測試方法可使CFRP復(fù)材筋的抗壓強度得到更充分地發(fā)揮，其抗壓強度可達(dá)800MPa，約為抗拉強度的50％。破壞形式為CFRP復(fù)材筋在軸向壓力與混凝土橫向變形共同作用下發(fā)生壓劈或剪切破壞。其余幾種測試方法測得CFRP復(fù)材筋抗壓強度在380MPa-570MPa之間。
　　2.考慮CFRP復(fù)材筋增加率、約束程度等參數(shù)的影響，共對10個截面為

4、300mm×300mm、高900mm的混凝土柱進(jìn)行軸心抗壓試驗。通過試驗發(fā)現(xiàn)增加CFRP復(fù)材筋后，構(gòu)件的承載力相較于普通鋼筋混凝土柱有一定程度提高，提高幅度約為14%-20%。箍筋間距對峰值承載力影響較小，但過大的箍筋間距會對CFRP復(fù)材筋的破壞形式產(chǎn)生較大影響。另外，試驗中發(fā)現(xiàn)表面光圓的CFRP復(fù)材筋并不能良好地與混凝土協(xié)同工作。
　　3.基于OpenSees有限元軟件建立模型，并以本文試驗數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行驗證，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探