0前言众所周知，约束混凝土具有较好的力学性能，如抗压强度高、变形能力好，这在一定程度上克服了它的脆性破坏性。对钢筋混凝土柱的大量轴心受压构件试验表明，只有当柱截面的周边均存在侧向约束时，才能获得上述效果。例如较密间距的螺旋配筋柱，其核心混凝土因膨胀受到周边约束而能较大地提高强度和改善变形能力；而对于方形或矩形截面柱，即使配置较密的箍筋也不能明显地提高柱的承载力。

　　采用抗拉强度较高的纤维材料包裹轴压短柱，其目的亦在于侧向约束混凝土，因此，选择合理的截面形状具有重要意义。事实上对己有建筑的加固，虽柱截面形状己给定，但尚有一定的可塑性。

　　例如本文将矩形截面柱四角砍圆，或用砂浆修补成椭圆截面后再用纤维材料包裹。试验证实它能获得事半功倍的效果，是提高混凝土轴压短柱采用纤维包裹加固效果的有效措施。

　　1试件及试验方法本次试验所用试件如表1所列，其中混凝土强度系指短柱试验时的实测立方强度。

　　倒圆角柱是用矩形柱砍角而成，椭圆形柱则在砍圆角后再用1：3水泥砂浆抹成。各截面几何尺寸如所示，大致模拟1：3的真柱截面，因此对于改为椭圆截面经纤维包裹后若需恢复为矩形截面时，边长大50~60mm，与大截面法相比，仍有较大优越性。

　　为了显示其包裹效果的直观性，设计了圆形和矩形截面不包裹纤维的试件，倒圆角和椭圆试件的对比试件仍为相应强度的矩形截面试件。玻璃纤维采用中碱经掉等强编织的玻璃丝布，实测破断拉力为P= 70.8N/mm（每层单位宽度拉断荷载），碳纤维采用美国赫氏（HEXCEL）复材泛太公司提供的单向编织丝：12K单丝抗拉强度5 000MPa外层搭接长度约150mm，试验中未发现拉脱现象。

　　000kN液压试验机中进行，为防止柱头提前破坏，除制作试件时头端部加密箍筋外，还设了钢板箍。试验遵照《混凝土结构试验方法标准值KGB50152― 92）的有关规定进行。用百分表测定**作者：潘景龙男1936年10月出生教授了短柱的纵向应变；正式试验前还进行了物理对中，对中荷载均为极限荷载的30%，要求每侧仪表位移增量偏差不大于*15 2试验结果纤维包裹后的轴压短柱均是由于纤维环向拉断而导致短轴*终丧失承载力，试验加载至极限荷载的70%以后，即可听到间断的纤维断裂声。截面形状不同，纤维被拉断的位置有所不同，一般发生在截面周边曲率*大处，如矩形发生在角部，椭圆形发生在长轴相对的弧段上。这些现象表明包裹纤维虽然*终被全部拉断，但应力是不均匀的。

　　与此同时，我们还可见到非圆截面在临近破坏时，截面直边段外鼓而趋向于圆截面形状，从而导致截面边界处存在不同程度的侧向约束。例如矩形倒圆角试件，截面直线段变成有一定曲率的线段，而纤维如曲线预应力筋那样存在等代荷载作用于截面边界上；直角矩形试件因纤维断裂过早，这一现象不明显。

　　由于短柱压溃是由纤维被拉断而引起的，因此试件破坏时丧失承载力十分迅速，特别是单层包裹的短柱，破坏带有一定的爆裂性。核心混凝土的破坏可归结为两种形态：一是许多条竖向裂缝，混凝土呈颗粒状：二是沿一条主斜裂缝破坏，宽大的裂缝中夹有混凝土碎块。

　　表2列出了本次试验的主要结果。由表2可知，采用纤维包裹加固能较大幅度地提高轴压短柱的*终承载力和变形能力。截面形状对短柱*终承载力和变形能力均有很大影响，以提高混凝土单轴强度计，若圆截面为1.00，则椭圆、倒圆角和直角矩形（边长比11.25）分别为0845、0.580、0.387.由此可见，实际加固工程中，应选用圆形或椭圆截面包裹纤维，在万不得已的情况下，也应将矩形截面凿圆角后包裹纤维加固，才能较好地发挥其约束作用。

　　对于混凝土螺旋配筋柱，我国规范侧向效应系数K取4 1（4.0），按表2圆柱试验结果推算此值为3.38.我们认为，偏低的原因是由于玻璃纤维、碳纤维均属线弹性材料，无物理屈服台阶，不存在应力重分布的条件，而手工粘贴纤维时，丝有松紧，紧的丝先断，松的丝后断，因此需考虑纤维共同工作问题。

　　表1试件概况试件编号截面形状混凝土强度MPa纤维种类包裹层数约束比圆形玻璃纤维碳纤维矩形玻璃纤维倒圆角玻璃纤维碳纤维椭圆玻璃纤维碳纤维注：表中约束比专=k =户/（rX/ck），户为纤维材料单位宽度的拉断力，r为圆或等效圆截面的半径，/；k为混凝土轴压强度表2试验结果压溃荷载/提高系数试件编号约束比峰值应变-极限荷载峰值应变给出了同一混凝土强度的圆截面短柱用两种不合。其原因一方面是两种纤维均为线弹性材料；另一方面由于包裹层数的不同，使两者的环向抗拉刚度基本相同。由该变形曲线可知，短柱存在强化段过程，大致呈线性且过程较长，也就是说，短柱经历了一个较大的塑性变形才发生破坏。因此用纤维包裹的短柱在压溃时尽管存在爆裂现象，但按〈〈建筑结构设计统一标准》（GEJ68―84）关于破坏性质的定义，尚属延性破坏。

　　对于存在强化段工作的构件，在抗力设计指标的取值上应限制强化段的利用，以保证构件有足够的延性，在正常使用荷载作用下变形不致过大，在加固工程中，柱间过大的变形差会引起内力重分布而殃及非加固柱，或使支承其上的其它构件承受过大的间接作用。许多记载，当约束比〖较大时，短柱峰值应变可达到数万微应变，由此可见，限制强化段的利用势在必行。但解决这一问题，当前还存在一定困难，有待于进一步开展系统的研究。

　　3结论混凝土柱截面形状对纤维包裹加固效果的影响十分明显，实际工程中宜将矩形截面改抹成椭圆形截面，至少也应将直角砍成圆角。

　　由于玻璃纤维与碳纤维材料均属于线弹性材料，经其包裹后的混凝土短柱，只要约束比5和环向抗拉刚度一致，将具有相同的承载性能。

　　纤维包裹后的混凝土轴压短柱变形曲线存在线性强化段，短柱经历了一段很大的塑性变形才丧失*终承载力，属延性破坏；在抗力设计指标的取值上，应采取限制强化段利用的方法。