frp复合材料在混凝土柱中的应用

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1、FRP复合材料在混凝土柱中的应用摘要：FRP复合材料在混凝土中的应用是很有前景的。本文提供了FRP在这一领域最近研究的综述。根据现有的文献发现，现在大多数FRP复合材料的应用和研究都是集中在应用FRP加固和修复混凝土柱来提高其延性。也有应用FRP管或FRP筋设计的柱的研究成果。FRP管应用的介绍是与钢管混凝土和管状混凝土结构进行比较叙述的。用FRP管或钢筋增强混凝土柱的横向约束提高其延性，对抗震设计是很有利的。管约束混凝土柱（CCFT）是作者根据可靠试验结果提出的。关键词：混凝土柱钢管混凝土柱管约束混凝土柱约束FRP布FRP筋FRP管加固管柱1.

2、引言FRP复合材料被逐渐的应用在土木建筑中。FRP具有高强度、比强度高、可塑性好，化学性质稳定等特点。随着近些年的发展，FRP复合材料的成本有所降低，例如：（1）通过挤拉成型、树脂传递成型、纤维缠绕等方式降低FRP的制造成本；（2）减少材料在高定价国防工业的需求；（3）在运动和休闲商品中扩张高度竞争的市场；（4）在民政部门具有大量使用的前景；（5）FRP的设计和制造结合传统材料复合,如混凝土、钢等。近年来，研究FRP在土木工程中应用的信息急剧增加，每年召开一至两个关于FRP的会议。FRP在钢筋混凝土柱中的应用是最常见的。本文是关于FRP材料在混凝

3、土结构柱中应用的最新综述。根据现有文献，GFRP和CFRP是现在最常用的两种材料。FRP材料已经应用于对现有混凝土柱的加固和新建建筑当中。2.混凝土柱的加固破坏性地震急切的提醒人们对高震区建筑结构进行加固来满足目前的抗震规范。对于钢筋混凝土柱，需要用加固的方法来解决如下问题：由于纵向钢筋搭接接头设计不恰当引起的抗弯强度和延性不足；潜在的塑性铰约束不良；抗剪强度不足以及柱与梁、基础连接设计不当等。传统的加固方法包括在柱子外面增加钢筋混凝土面层；用钢丝缠绕在柱子的外面然后再浇上混凝土；用钢套在混凝土柱外面来约束混凝土柱。钢套可以看做是一种管柱系统，其

4、在柱外面增加横向约束，如图1所示。尽管钢套在加利福尼亚已广泛的应用，在其他地方，其随着时间被慢慢消耗，因此可能引起交通破坏，因腐蚀易降解。社会正在寻找其他可选择的改进方法，加速对现有的大量存在缺陷的结构的加固进程。FRP不仅是一个有效的替代品，而且可以提供很好的加固方法。图1带FRP管或者布的部分框架结构2.1原地安装FRP布目前发展了很多复合布系统并且在实验室和实际中得到应用。这些复合布技术可以分为原地安装布，原地安装布可以手动或自动布置，用环氧树脂胶合玻璃纤维或碳纤维然后再混凝土表面拖拽。原地安装布的主要优点是其可以安装在大多数形状的柱上。然

5、而，由于原地装配的特性，这个系统需要特别注意质量控制和FRP的固化。Seible对CFRP和GFRP加固系统已经进行了一些试验研究。这些研究中，近一半是以轴压弯曲和剪切为主导的试验。这些试验表明用FRP布在弯曲的搭接塑性铰区域以及在整个剪切高度区域的加固效果和用钢套箍的效果类似。明显的，稳定的滞回曲线达到位移延性水平8证明是挠曲试验，达到10是剪切试验。Pantelides最近进行了碳纤维复合材料应用到3个柱和桥墩的盖梁的试验。大对数提到的研究是针对桥墩施加相对较低的轴向荷载。加固诸如建筑中的具有高的轴向荷载的柱是比较困难的。图2所示：轴压比从0

6、.33到0.56的方柱的曲率曲线，CFRP加固的柱的效果明显比没用CFRP加固的好。加固相同层数的CFRP布，约束效果随着轴向荷载的增加而下降。图2不同轴压比下柱的特性（a）轴压比0.33（b）轴压比0.562.2预制FRP布预先制作FRP布，是复合材料的一种新的的制作工艺。FRP布要在加固柱之前制作。两种预制E-glass复合材料布的方法见图3.对钢筋混凝土的柱的加固和修复的研究工作在南加利福尼亚大学进行。预制FRP布或被连续制作成盘装的多层卷或被切割成沿纵向方向有裂口的单层柱状壳体。在加固柱时，把布打开，裹住柱。然后用摇溶的、二合一的氨基甲酸

7、乙酯把布的接口处粘起来，这就在柱的表层形成了一层膜。把这种较特殊的布的裂口错开以避免柔软部分连接集中。在试验时，制作9个二分之一比例的桥墩模型以验证预制FRP布的约束性能，并形成设计方法。最近,在加利福尼亚的萨克拉门托西部的尤罗县的堤路桥的超过3400个桥墩上包裹了预制的FRP布，如图4。迄今为止，这个工程可能是美国北部最大的用FRP布对由地震引起的破坏进行修复的商业应用。另外两种预制FRP布的方法是两分法，箱型法。Teng和Lam研究了CFRP布，在试验中，把原来的方形柱改成圆柱，并在外面包上CFRP布。图3两种类型的预制FRP布2.3试验时的

8、特殊问题在实际的加固过程中，FRP布包裹在恒荷载和活荷载持续作用下的柱上。但是，为了试验方便，在许多试验中，模拟荷载只有轴力、剪力、动荷