CFRP加固高强混凝土的本构模型研究

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1、第10卷第20期2010年7月科学技术与工程Vo1．10No．20July20101671—1815(201020-4964—04ScienceTechnologyandEngineering@2010Sci．Tech．Engng．建筑技术CFRP加固高强混凝土的本构模型研究尚亚妮王海涛赵海波(陕西省建筑科学研究院，西安710082；大连交通大学土木与安全工程学院，大连116023；大连康泰建筑设计研究院有限公司，大连116024)摘要利用主动侧限混凝土柱的轴向压缩本构模型，结合多轴应力下的混凝土破坏准则，建立了CFRP加固高强混凝土的轴向压缩本构关系，并与CFRP加固高强混凝

2、土柱的轴心受压试验结果进行对比分析。结果表明：采用理论模型计算的碳纤维布约束高强混凝土的应力一应变曲线与试验曲线吻合较好。关键词碳纤维布加固高强混凝土本构模型中图法分类号TO377．94；文献标志码A随着钢筋混凝土结构体系与相关配套技术的究则较少。针对这种现状，本文总结了已有的成果不断发展，世界各国在工程中所使用的混凝土强度的基础上，建立了CFRP加固高强混凝土的轴向压等级也越来越高。如今，在高层建筑、大跨度桥梁、缩本构关系，并与CFRP加固高强混凝土柱的轴心港口和海洋工程中，高强混凝土都得到广泛的应受压试验结果进行对比分析。结果表明：采用理论用。然而，由于高强混凝土结构具有材

3、料脆性大、模型计算的碳纤维布约束高强混凝土的应力．应变构件延性较差等缺陷，如何改善高强混凝土结构构曲线与试验曲线吻合较好。件的延性是工程界普遍关心的问题。1本构模型分析碳纤维布(CarbonFiberReinforcedPolymer，简称CFRP)加固钢筋混凝土构件是一种新型结构加1．1被动侧限混凝土轴向压缩的本构模型固方法。碳纤维材料优良的抗拉性能、抗腐蚀性根据文献[9]的研究成果，可以得到主动侧限能，以及质量轻、便于施工等优点，使其在混凝土结压力作用下混凝土柱的轴向压缩本构关系模型。即构加固工程中得到广泛的应用。利用碳纤维布横：(1)向包裹高强混凝土结构后，可以显著地提高

4、混凝土的变形能力，改善其脆性大、破坏较突然等缺点，这式(1)中：r=E／(E一E)；=占／6；E=已在国内外的很多试验研究中得到了证实¨J。fcc／￡ccEc：50000fco在研究CFRP加固高强混凝土结构的力学机理E，E分别为混凝土的初始弹性模量和侧限之前，首先应该明确这种加固结构的本构模型。目混凝土柱的峰值强度对应的割线模量；Lo，占分别前国内外对FRP约束普通混凝土的本构模型目前为主动侧限混凝土轴压的峰值应力和峰值应变。已作了大量的研究，且主要基于纤维约束混凝采用文献[10]提出的多轴应力下的混凝土破土圆柱试验和纤维约束混凝土方柱试验结果得出。坏准则，可以计算出主动侧限

5、混凝土柱的轴向压缩但是目前对FRP加固高强混凝土的本构模型的研峰值强度和峰值轴向应变。即Ji-0，A+A+曰2010年4月26日收到第一作者简介：尚亚妮(1964一)，陕西蒲城人，高级工程师，研究方占=一sI，，I。(2)向：建筑结构检测。E—mail：shangyani2008@126．con。20期尚亚妮，等：CFRP加固高强混凝土的本构模型研究4965式(2)中：，。=+2q；J2=(一，)／3；A=小而应变继续增加，称为软化段。这两种类型主要与混凝土的强度以及FRP提供的侧向约束力有关。。s【詈一_1ar⋯s(cos3)】．c0s3=；应力=着(一)。，分别为混凝土单轴

6、压缩峰值强度和对应的轴向应变；，为混凝土柱所受的主动侧限应力；0为偏0平面夹角；A、B、k、k：、为待定系数，由文献[11]的试验结果，可用得出各系数的具体数值为：A=1．256，图1FRP约束混凝土典型应力一应变关系曲线B=4．030，kl=14．46，k2=0．987，=2．2。基于对已有模型的分析，采用文献[10]提出的1．2CFI加固混凝土轴向压缩的本构模型模型的第一阶段模拟CFRP约束高强混凝土应力应CFRP加固下的混凝土处于被动侧限状态。利用变的上升段。大量的试验研究表明：对于FRP约束CFRP加固下的混凝土柱紧箍力一轴向应变关系式和混的高强混凝土构件而言，当应力达

7、到试件的峰值强度凝土的主动侧限本构关系，可以建立CFRP加固下混凝后，构件破坏具有明显的脆性，应力应变曲线的下降土柱的轴压本构模型。CFRP加固混凝土柱的轴向载荷段也非常的陡，即使增加一定的FRP约束量后，试件由核混凝土和约束管分担，因此其轴向承载力表示为：会出现短暂的硬化阶段，但最终会发生突然破坏。对=A+A，&(3)于FRP强、弱约束高强混凝土柱的两种类型，假定应式(3)中：，分别为核心混凝土与碳纤维布所力一应变曲线在达到混凝土峰值应力后的部分为直线，承受的轴向应力；A和分别为核心混凝土