纤维布加固小偏心受压柱的实用研究

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纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer/Plastic,简称FRP)是一种新型的混凝土结构加固材料。因其良好的加固性能,现已普遍地应用于加固混凝土结构,并已取得了大量的科研成果,然而国内关于纤维复合材料加固偏心混凝土结构还处于研究状况,在实际应用中没有得到推广。因此对于FRP约束偏心受压混凝土柱力学性能的研究具有重要的工程价值以及广泛的应用前景。本文在试验研究的基础上,系统分析了芳纶纤维布约束钢筋混凝土小偏心受压柱的性能。运用ANSYS有限元分析平台,确定了纤维布约束钢筋混凝土偏心受压柱的材料本构模型、单元类型和有限元模型,并将试验结果和有限元计算结果进行了对比分析。有限元计算结果和试验结果吻合较好,说明所建立的有限元模型是可靠的,能较好的模拟纤维布加固钢筋混凝土小偏心柱的受力性能。在此基础上,论文分别利用纤维布加固小偏心受压柱的非线性有限元模型,研究了加固量、混凝土强度等级、配筋率、加固条带宽度、加固条带间距、纤维布种类、纤维布抗拉强度、纤维布弹性模量和偏心距9个变化参数对小偏心柱受力性能的影响,得出如下结论:随着纤维布层数、配筋率、FRP抗拉强度的增大,加固柱的极限承载力提高幅度变大然而这种增长过程不是线性的;随着混凝土强度等级的提高,偏心柱的承载力也相应增大;碳纤维布对钢筋混凝土偏心受压柱承载力的提高优于玻璃纤维和芳纶纤维;加固率相同时,加固间距越小,构件承载力提高幅度越大,加固效果越好;加固柱承载力提高幅度并不随纤维布弹性模量的增大而一直增大或减小。并针对每种变化参数为实际工程推荐了最优加固方案或相关函数公式。最后在确定截面形式的前提下对受压柱在5种偏心距、6种混凝土等级、5种配筋率的情况下进行了300余种情况分析,得到了相关关系表格以供施工设计人员直接查询。
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