混雜FRP加固混凝土柱軸壓性能研究.pdf

1、纖維復合材料(FRP)以其高強度、高剛度、優(yōu)異的耐腐蝕性、良好的抗疲勞性能在混凝土結構補強和加固中得以廣泛應用，其中一個主要的應用是對混凝土柱整體加固以提高其強度和延性。但纖維的性能、鋪層方式及加固工藝等因素對混凝土柱軸壓性能的影響及其規(guī)律尚不十分清楚。本文的研究工作正是基于這一現(xiàn)實狀況而開展的，本文的主要研究內容、方法及結論如下：
　　 1.通過FRP加固混凝土柱的軸心載荷試驗，分析混凝土柱的破壞形式和受力機制，研究FRP加固

2、后的強度和變形的改善效果，對纖維材料的種類、纖維直徑、纖維布的厚度以及包纏層數(shù)對包纏效果的影響進行了對比分析。實驗結果表明，粗玻璃纖維的包纏效果要明顯好于使用細玻璃纖維，碳纖維的包纏效果優(yōu)于玻璃纖維和芳綸纖維；隨著包纏層數(shù)的增多，混凝土柱加固的效果也越好；厚玻璃纖維布比薄玻璃纖維布具有更好地增強效果；混雜纖維由于綜合各種纖維的優(yōu)勢于一體，使用其對混凝土柱進行約束時，能夠更有效的提高混凝土柱的延性與承載力；混凝土柱的延性提高則進一步提升混

3、凝土柱的軸心抗壓強度，柱體延性提高的多少與纖維的強度的具有較大的關系。
　　 2.采用有限元軟件對纖維增強復合材料加固混凝土柱軸壓性能進行了數(shù)值計算，在模擬計算中采用加載面節(jié)點耦合，建立剛性區(qū)域的方法，使得有限元模型建立較為便捷，減少了計算單元，并使得SOLID65單元容易收斂，并將實際試驗測定的結果和模擬計算的結果進行了對比分析。結果表明，ANSYS模擬計算方法及建立的有限元模型模擬計算纖維布加固混凝土的力學性能是可行的，這種

4、建立有限元模型模擬纖維復合材料加固混凝土的方法只適用于混凝土被壓碎前。
　　 3.在己驗證的有限元所建模型的基礎上，通過建立具有針對性的纖維復合材料加固混凝土實驗的有限元計算模型，重點分析各種參數(shù)的變化對混凝土應力應變性性能以及纖維破壞分布的影響。研究了加固碳纖維的層數(shù)、加固方向對加固層的完整性、混凝土柱的變形、剛度及軸向應力的影響規(guī)律。結果表明，纖維復合材料加固阻礙了混凝土的橫向變形，并且當混凝土柱生成裂紋時，纖維復合材料對混

5、凝土的裂紋的產生和擴展有一定的阻礙作用，提高了混凝土柱的極限強度；碳纖維沿軸向粘結時，粘結3層的完整性大于2層的，粘結4層和3層的完整性相差很小，且隨著粘結層數(shù)的增加，纖維層完整性的提高速度變緩；碳纖維在90°方向加固混凝土時，混凝土在受載起始階段保持彈性變形，當彈性變形達到一定程度后，混凝土開始發(fā)生塑性變形，而碳纖維在0°方向加固混凝土時，粘結碳纖維復合材料使得整體的混凝土柱的變形基本保持在彈性范圍內，沒有發(fā)生屈服也沒有較為明顯的塑性

6、變形區(qū)域；在設計混凝土加固鋪層時，在相同載荷下，鋪設0°方向的纖維層可以提高混凝土軸向的剛度，降低壓縮位移，鋪設90°方向的纖維層可以提高混凝土軸向應力。
　　 4.混雜復合材料使復合材料設計具有更大的優(yōu)越性與靈活性，本文通過改變纖維類型和纖維鋪設角度來研究碳纖維和玻璃纖維的混雜鋪層加固混凝土的方式，對比分析了不同的混雜方式對纖維增強復合材料加固混凝土力學性能的影響，并從受載強度的角度初步給出優(yōu)化的混雜鋪層方式。結果表明，玻纖/