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行維修、加固,甚至拆除。纖維增強復(fù)合材料(FRP)具有耐腐蝕、耐疲勞、輕質(zhì)高強、施工方便和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點,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)可以減緩鋼筋的進一步銹蝕,同時構(gòu)件的延性和力學(xué)性能也有顯著提高。
　　目前,國內(nèi)外對FRP在土木工程中的應(yīng)用展開了大量研究,取得豐碩成果,同時發(fā)現(xiàn)當(dāng)前對FRP加固混凝土的研究

2、存在的問題。第一,FRP加固混凝土多為未損傷混凝土,對于損傷混凝土的加固研究尚少,而在實際工程中,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,須對截面形狀進行改良,在截面角部進行圓弧化處理,以減小應(yīng)力集中作用。本文基于工程實際的需要,系統(tǒng)展開 FRP加固銹蝕損傷鋼筋混凝土圓柱和方柱的試驗研究,主要工作

3、簡述如下:
　　(1)設(shè)計制作了33個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方法,獲得了不同鋼筋銹蝕率的試件;通過試件軸心受壓試驗,對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)基于以上試驗結(jié)果,參考國內(nèi)外有關(guān)FRP約束混凝土圓柱的強度和應(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度、應(yīng)力應(yīng)變計算式。
　　(3)設(shè)計制作了48個不同截面方鋼筋混凝土方形截面柱,在鋼筋目標銹蝕率為20％條件下,通過試件的軸心受壓試驗,系統(tǒng)研究不同倒角半徑對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開裂部位在存在一定的隨機性;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