gfrp加固混凝土受压柱的力学分析

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1、GFRP加固混凝土受压圆柱的力学分析概述：试验研究和工程实践证明，使用外贴碳纤维布加固混凝土是一种施工方便，质量可靠的加固方法。使用这种方法加固的混凝土柱在轴向受压的时候，其核心部分的混凝土向外变形受到碳纤维布的约束，使得的混凝土处在三向受压的状态。在这种状态下，它的强度和延展性能都大幅度的提高。本文在以往学者的基础上，设计了碳纤维约束混凝土圆柱的轴心受压试验，根据试件的约束类型和混凝土类型将试件分为4组，通过对试验结果的分析分别对下面的几个问题进行了研究。（1）碳纤维布约束混凝土圆柱的位移-载荷曲线。（2）碳纤维布约束素混凝土柱和

2、钢纤维混凝土柱的延性及破坏形貌对比。（3）实验概况本章对4组，共12根柱子1.CFRP碳纤维加固塑材碳纤维布及胶的主要性能指标，采用相关厂家提供的技术参数。FRP片材的主要力学性能则通过拉伸试验测得。试验方法是把CFRP布剪裁成30毫米宽，250毫米长的矩形。然后两面都均匀的刷上胶。在制作好的试件中间粘贴应变片，测试加载过程中的应力-曲线。2.混凝土试件试验中的所有混凝土试件的强度等级都是C30，按照加固形式及混凝土类型把试件共分为4组。实验中使用水泥采用的是本试验采用的水泥为42.5#普通硅酸盐水泥，细骨料采用山东莱芜河滩沙子，骨

3、料采用济南章丘双山青石子，粒径为10～15mm，配合比为水泥：水：石子：沙子：=1：0.35：1.93：1.67。钢纤维采用上海真强纤维有限公司生产的端钩型钢丝纤维，规格尺寸分别为50mm、30mm、25mm,长径比为60，抗拉强度大于600MP。其中，钢纤维掺入比为4%，混凝土设计强度等级是C30，并采用位移传感器测量柱子的位移。采用静态应变仪测量横向纵向以及GFRP布缠绕方向的位移。试件标准尺寸采用直径D为18mm，高为50mm的圆柱。柱子参数如图下图所示GZ(1)～GZ(4)共4根，均为没有加固的钢纤维混凝土柱；SZ(1)～S

4、Z(2)共2根，表示没有加固的素混凝土柱；JGZ(1)～JGZ(4)共4根，表示加固的钢纤维混凝土柱；而JSZ(1)～JSZ(2)表示加固的素混凝土柱；对于试件GZ及SZ布置5列应变片，其中每列应变片上中下各布置一个应变片；而对于JGZ及JSZ在横向纵向及缠绕方向各布置2个应变片。布置如图所示。各个试件编号和参数试件编号试件个数加固层数约束类型应变片个数混凝土类型GZ40无约束15钢纤维混凝土SZ20无约束15素混凝土JGZ42全约束8钢纤维混凝土JSZ22全约束8素混凝土SZ及CZ的应变片位置参数表列位置12345上应变片1（纵）

5、应变片4（横）应变片7（纵）应变片10（纵）应变片13（纵）中应变片2（横）应变片5（纵）应变片8（横）应变片11（横）应变片14（横）下应变片3（横）应变片6（纵）应变片9（横）应变片12（纵）应变片15（横）JSZ及JGZ应变片位置参数表列位置1234上应变片1（斜）---应变片5（斜）---中应变片2（横）应变片3（斜）应变片6（横）应变片7（斜）下---应变片4（纵）---应变片12（纵）图1应变片的粘贴位置及尺寸图(单位cm)施工方法步骤毛滚子、小刷子、502胶水、塑料布、胶皮手套、水桶、组合胶水、电子秤、打磨机、直尺、剪

6、子。1，实验前首先将混凝土上下表面打磨平整，在平整的上下表面涂上黄油，用塑料布将上下表面包好。避免试件在受压时不是轴心受压。为了使FRP和混凝土二者粘结好，应在试件在龄期后对柱子的表面用砂纸进行打磨，打磨后用清水冲洗，然后晒干备用。2，将应变片按照设计好的位置粘贴，焊接并接线。3，加固之前，先用丙酮擦干净试件，再将不平处用环氧树脂底胶补平。4，用电子秤将主胶和固化胶按照1比2配比，搅拌均匀。然后用毛刷均匀涂刷混凝土表面。5，首先按照设计要求剪裁碳纤维布，将剪裁好的碳纤维布先按顺时针与水平方向成30°旋转一周，而后按逆时针旋转一周。缠

7、绕碳纤维布的时候要将碳纤维布拉紧，直把里面的气泡挤出来，反复用毛滚挤压使混凝土和CFRP充分接触。最后在柱子表面均匀刷一层保护胶。6，将制作好的试件放到阴暗干燥处，经过一周的养护后，在进行加载试验。加载装置及方法本试验在山东理工大学土木工程学院的试验室进行，加载装置采用2000KN的液压试验机，首先安装球形铰支座，然后把柱子放到压力机上和位移计，如图所示；加载过程采用《混凝土结构试验方法标准》（GB50152-92）的相关规定。加载之前，首先预加最大载荷估计值的15%，然后再卸载，待充分压实后重新开始加载，每50KN记录一次数据，等

8、加载到接近最大承载力的时候，每20KN记录一次数据。在柱子的两侧各放置一个百分表，每次加载后，相应的位移取两个百分表读数的平均值。保持慢速持续加载直到试件破坏。、加载装置图2试验现象及柱子的破坏形式试件SZ在加载的最初阶段外观并没有发