CFRP約束銹蝕損傷鋼筋混凝土柱的力學(xué)性能研究.pdf

1、鋼筋銹蝕是混凝土結(jié)構(gòu)耐久性降低的重要原因之一,大量混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼筋銹蝕作用而不得不進(jìn)行維修、加固,甚至拆除。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)具有耐腐蝕、耐疲勞、輕質(zhì)高強(qiáng)、施工方便和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),逐漸成為首選的結(jié)構(gòu)修復(fù)加固材料。經(jīng) FRP加固后的混凝土結(jié)構(gòu)可以減緩鋼筋的進(jìn)一步銹蝕,同時(shí)構(gòu)件的延性和力學(xué)性能也有顯著提高。
　　目前,國(guó)內(nèi)外對(duì)FRP在土木工程中的應(yīng)用展開(kāi)了大量研究,取得豐碩成果,同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)前對(duì)FRP加固混凝土的研究

2、存在的問(wèn)題。第一,FRP加固混凝土多為未損傷混凝土,對(duì)于損傷混凝土的加固研究尚少,而在實(shí)際工程中,損傷結(jié)構(gòu)的維修與加固占據(jù)著相當(dāng)大的比重。第二,加固混凝土柱的截面形狀多以圓形為主,而實(shí)際工程中方形截面柱占據(jù)相當(dāng)大的比重,FRP加固方柱將在截面角部將產(chǎn)生應(yīng)力集中,鑒于這種受力特點(diǎn),須對(duì)截面形狀進(jìn)行改良,在截面角部進(jìn)行圓弧化處理,以減小應(yīng)力集中作用。本文基于工程實(shí)際的需要,系統(tǒng)展開(kāi) FRP加固銹蝕損傷鋼筋混凝土圓柱和方柱的試驗(yàn)研究,主要工作

3、簡(jiǎn)述如下:
　　(1)設(shè)計(jì)制作了33個(gè)尺寸相同的鋼筋混凝土圓形截面柱,采用通直流電加速鋼筋銹蝕的試驗(yàn)方法,獲得了不同鋼筋銹蝕率的試件;通過(guò)試件軸心受壓試驗(yàn),對(duì)比研究了銹蝕鋼筋混凝土圓柱、CFRP加固銹蝕鋼筋混凝土圓柱、銹蝕損傷CFRP包裹鋼筋混凝土圓柱的破壞模式和力學(xué)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:鋼筋混凝土方柱隨鋼筋銹蝕率的增大,其極限承載力和峰值應(yīng)變均有所降低,且鋼筋銹蝕率越大,其極限承載力損失量愈多;銹蝕鋼筋混凝土圓柱經(jīng)CFRP加固后,

4、其極限承載力和峰值應(yīng)變均有不同程度的提高,且被約束圓柱極限承載力越低,CFRP約束效果越好。
　　(2)基于以上試驗(yàn)結(jié)果,參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)FRP約束混凝土圓柱的強(qiáng)度和應(yīng)力-應(yīng)變模型,初步建立了CFRP約束銹蝕損傷鋼筋混凝土圓柱的強(qiáng)度、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算式。
　　(3)設(shè)計(jì)制作了48個(gè)不同截面方鋼筋混凝土方形截面柱,在鋼筋目標(biāo)銹蝕率為20％條件下,通過(guò)試件的軸心受壓試驗(yàn),系統(tǒng)研究不同倒角半徑對(duì)CFRP加固損傷方柱和損傷CFRP包裹方柱

5、的破壞模式和力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:倒角半徑小于15mm試件,CFRP斷裂部位均在試件的角部;倒角半徑為25mm和35mm試件,CFRP開(kāi)裂部位存在于試件角部和角部附近;倒角半徑大于35mm試件,CFRP開(kāi)裂部位在存在一定的隨機(jī)性;截面角部經(jīng)圓弧化處理后,CFRP約束銹蝕鋼筋混凝土試件的極限承載力和變形性能均有不同程度的提高。
　　(4)基于CFRP約束銹蝕鋼筋混凝土方柱試驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合現(xiàn)有FRP約束混凝土方柱模型,初步推導(dǎo)并