碳纤维布加固钢筋混凝土柱后弯矩-曲率关系分析
  • 技术应用
  • 2015-10-19 15:55
  • 来源:中国纺织机械网
  • 作者:[db:作者]
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  •   碳纤维布加固混凝土结构是一种新型的混凝土结构加固方法,国内在这一领域内的研究工作刚刚起步,深入广泛地开展这方面的研究,特别是有关基本构件受力性能的试验研究是相当必要的。弯矩一曲率(从一幻关系是截面受力的基本关系,本文通过对6根碳纤维布加固的钢筋混凝土柱的弯矩一曲率(M―幻关系的分析,进一步深入研究了碳纤维布加固混凝土构件的基本性能。

      1试验概况11试件设计采用如所示的倒T字形试件,柱截面尺寸为200mm.共6个试件,试件1为加固对比试件,试件26主要研究碳纤维加固量变化的影响。

      试件纵向钢筋为8i16mm,箍筋配置取*小配箍率蚝200mm.碳纤维布采用封闭式加固形式,用环氧树脂粘贴包裹,搭接长度为100mm,搭接缝沿柱子轴向交错布置。碳纤维布厚度为0. 111mm,极限抗拉强度3550MPa,弹性模量为2. 105MPa.碳纤维没有类似于钢材的屈服点,在达到极限抗拉强度之前均处于弹性状态。

      本次试验的主要研究参数为碳纤维加固量,各试件轴压比和剪跨比均相同。试验轴压比为0.48,相当于设计轴压比为二级抗震的水平。剪跨比均为3试件的主要参数见表1.根据计算,未加固的试件1将产生剪切破坏。碳纤维加固量由强剪弱弯系数Vs/ VM确定。Vm按M /a取值,Mu为柱底截面的受弯承载力,a为剪跨。Vs为柱的受剪承载力,由碳纤维布加固混凝土柱受剪性能的试验研究,知Vs可按注:上标t表示试验值,c表示计算值;下标y表示屈服值,u表示极限值。

      随着碳纤维布加固量的增大,内部约束混凝土的极限压应变‘逐渐增大,满包的试件CF30―4一48其%u已达10以上;由于本次试验所有试件轴压比较大,在水平反复荷载作用下,受压钢筋先达到屈服,试件屈服曲率试验值与受压钢筋屈服时相应曲率极为接近,而与受拉钢筋屈服时的曲率相差较大;各试件随碳纤维加固量的增大,其极限曲率九逐步增大,前4个试件的试验值和计算值都较为接近,二次受力构件CF30― 5―44和破坏后加固试件CF30*5*31'和CF30*6*48'由于本构关系中未考虑这些因素,其试验结果与计算值有一定误差;采用碳纤维加固后的试件均为延性较好的压弯破坏,加固量增大,其延性性能逐步改善,但其抗弯承载力Mu均提高不大。

      弯矩一曲率试验及计算曲线如所示。

      由可以看出,各加固试件弯矩一曲率图中计算曲线与试验曲线较为接近,从开始受力到纵筋屈服段均吻合较好,纵筋屈服后由于混凝土的开裂,刚度减小,试验值比计算值略低,但到达破坏状态时,试验碳纤维断裂点与计算曲线破断点均较为接近。

      4参数分析及初步结论采用所编程序对实际工程中400mmX400mm柱截面(对称配筋4土22mm,箍筋蚝150mm)不同轴压比和不同加固量进行了计算,见表3、表4和、。

      1一计算值;一正向试验值;一反向试验值表3轴压比不同时弯矩、曲率计算值一层20型碳纤维两层20型碳纤维轴压比不同时的弯矩一曲率关系(a)'层碳纤维布满贴;(b)―两层碳纤维布满贴表4碳纤维加固量不同时弯矩、曲率计算值加固量不同时的弯矩一曲率关系(a)*轴压比n=0.48;(b)*轴压比n=Q541层;2―两层;3―三层从表中数据和图中曲线可以看出:(1)加固量相同时,随混凝土柱轴压比提高,极限曲率逐步减小,极限弯矩逐渐增大,通过合理设计,可以在一定的曲率延性要求下提高柱子的极限弯矩。

      (2)轴压比相同时,随着碳纤维加固量的增大,其极限曲率逐步增大,但极限弯矩提高不大。

      (3)随着碳纤维加固量的增大,其作用发挥程度逐步下降,满贴一层时作用发挥*充分。

      (4)通过合理设计,可采用程序确定被加固混凝土柱加固后的极限弯矩和曲率延性系数。

      轴压比加固量碳

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