碳纖維布約束混凝土拱架構(gòu)件力學(xué)性能初步研究.pdf

1、碳纖維布具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、施工高效等優(yōu)點(diǎn)，碳纖維約束混凝土越來越廣泛地應(yīng)用于地上結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域。作為一種新型支護(hù)結(jié)構(gòu)，碳纖維布約束混凝土拱架在地下工程支護(hù)中尚未出現(xiàn)，因此，研究碳纖維布約束混凝土拱架構(gòu)件的抗壓抗彎性能及其承載力計(jì)算方法具有重要的創(chuàng)新性和推動(dòng)意義。
　　通過碳纖維布約束混凝土短柱軸向壓縮試驗(yàn)，對比分析了高徑比、混凝土強(qiáng)度等級、碳纖維布約束層數(shù)和外部約束層類別對受壓構(gòu)件破壞特征和承載特性的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，隨

2、混凝土強(qiáng)度、碳纖維約束層數(shù)的增大和高徑比的減小，受壓構(gòu)件的承載力增大，破壞程度減??；其中，與混凝土強(qiáng)度等級為C30的試件相比C40和C50試件承載力分別增大了25.4％和73.7%；與純混凝土短柱相比，碳纖維布約束短柱約束層數(shù)由1增加到3時(shí)，承載力分別增大了4.5%、16.4%和26.8%；試件高徑比由3減小到2.25和1.8時(shí)，承載力提高了84.7%和192%；約束層類別變化對試件承載力和破壞形態(tài)影響不明顯。
　　通過碳纖維布約

3、束混凝土梁純彎曲試驗(yàn)，研究了碳纖維布約束層數(shù)和核心混凝土類別對受彎構(gòu)件抗彎承載特性的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)碳纖維布約束梁的約束層數(shù)為1、2、3時(shí)與純混凝土試件相比，峰值荷載分別增大了70.1%、183.7%和347.1%；核心混凝土由普通混凝土變?yōu)殇摾w維混凝土?xí)r峰值荷載增大了26.2%，跨中位移增大了61.2%，鋼纖維核心混凝土顯著改善了受彎構(gòu)件的變形能力；碳纖維層數(shù)的改變對受彎構(gòu)件承載力的影響程度要大于受壓構(gòu)件。
　　以試驗(yàn)結(jié)果為依

4、據(jù)綜合考慮試件截面尺寸、混凝土強(qiáng)度和碳纖維布約束層數(shù)等因素，推導(dǎo)出約束核心混凝土修正彈性模量，以此為基礎(chǔ)得到圓柱形約束短柱承載力計(jì)算公式；引入碳纖維布約束混凝土的抗壓強(qiáng)度，推導(dǎo)出圓截面受彎構(gòu)件抗彎承載力計(jì)算公式，并根據(jù)纖維約束層數(shù)對誤差的影響規(guī)律對公式進(jìn)行了修正，計(jì)算結(jié)果較為精確。
　　借助于ABAQUS模擬了受壓構(gòu)件和受彎構(gòu)件的受力和變形特點(diǎn)。不同因素影響下碳纖維布約束混凝土試件荷載-位移曲線的模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果在變化趨勢上一致