FRP加固矩形截面混凝土柱在单轴轴压荷载下考虑尺寸效应的应力-应变关系研究.pdf

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1、2014年第6期玻璃钢／复合材料35FRP加固矩形截面混凝土柱在单轴轴压荷载下考虑尺寸效应的应力一应变关系研究王作虎，刘晶波，杜修力(1．北京建筑大学土木与交通工程学院，北京100044；2．清华大学土木工程系，北京100084；3．北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京100124)摘要：由于受到试验设备加载能力等研究条件的限制，目前FRP加固钢筋混凝土柱的破坏机理研究主要都是基于小尺寸试件的破坏试验，其研究成果对现代大型土木工程常用的大尺寸构件是否适用还没有得到验证。在修xY-J~．寸效应律公式的基础上，对FRP约束圆

2、形混凝土柱的极限强度公式进行调整，推导了反映尺寸效应的FRP约束矩形截面混凝土柱的极限强度计算公式，计算结果与试验结构吻合较好。关键词：FRP；矩形截面柱；尺寸效应；轴压性能；应力一应变关系中图分类号：TB332；TU375文献标识码：A文章编号：1003—0999(2014)06—0035—05纤维增强复合材料(Fiberreinforcedpolymer不断变化的，而且要应用到实际工程中的大尺寸构composites，简称FRP)具有轻质、高强、耐腐蚀、抗疲件也是不方便的，所以建议采用混凝土抗压强度设劳等许多优异的性能，近年来在新建

3、结构和既有建计值。来计算FRP约束混凝土柱的极限抗压强度。筑的修复加固中得到了越来越广泛的应用。目前国为了方便计算公式的统一，对于FRP约束混凝土圆内外关于FRP加固圆形混凝土柱的试验研究和理柱体的计算公式取标准圆柱体的抗压强度，对于论分析较多¨]，但是关于FRP加固矩形截面混凝FRP约束矩形截面混凝土柱的计算公式取标准棱柱土柱的研究还相对较少。另外，由于受到试验研究体的抗压强度。条件和认识水平的限制，目前对钢筋混凝土结构构1．2矩形截面拐角处应变消弱系数件和FRP混凝土结构构件的研究都是基于小尺寸FRP约束圆柱体的环向极限有效应变比水

4、平拉构件(模型试验)进行研究的，国内外对于FRP混凝伸试验的极限拉应变小很多，对于FRP约束矩形截土结构的尺寸效应研究还非常有限。圆形截面柱面，同样存在这种情况，矩形截面拐角处还存在应力是研究FRP约束混凝土的基础，但其在实际应用中集中的消弱问题。在早期的试验研究中，很多学者所占的比例比较小，而且实际工程中加固的混凝土已经意识到这种消弱现象的存在了。赵彤在试验柱截面都非常大，故非常有必要对实际工程中应用中发现碳纤维布约束混凝土棱柱体破坏时，碳纤维最多的矩形截面混凝土柱在FRP约束下的应力、应的应变并未达到其极限应变，一般为0．005左右

5、，约变及其尺寸效应的影响进行深入的研究。为极限应变的2／3左右。欧阳煜等在试验研究中也发现，GFRP在约束破坏时其横向拉应变平均值1反应尺寸效应的极限强度模型约为0．004，远小于在水平拉伸试验中得到的极限FRP对矩形截面混凝土柱的约束与对圆柱的约拉应变。李静等在试验倒角半径为20mm的矩形束效果有很大的差别。在推导极限强度模型前需要截面柱时，得到纤维布的拉应变为水平极限拉应变讨论一下相关参数的取值。的40％左右。另外，Rochette在试验中发现，不同1．1混凝土强度的倒角半径对FRP约束方形截面混凝土柱的应力-由于研究者以前关注的重

6、点是FRP加固混凝应变关系曲线有明显的影响。土的加固效果，没有考虑到尺寸效应的影响，所以参考敬登虎模型_9的取值，给出FRP约束矩形FRP约束混凝土柱的极限承载力计算公式采用的都截面混凝土柱在拐角处由于应力集中带来的纤维拉是未约束混凝土的抗压强度。但是。不是标准试块的强度，其强度同样是随着试块尺寸的变化而应变消弱系数，的简化表达式为：收稿日期：2013-09-26基金项目：国家自然科学基金项目(51308028)；北京建筑大学科学研究基金项目(00331613014)作者简介：王作虎(1979一)，男，工学博士，讲师，主要从事FRP混凝

7、土结构、施工模拟等研究。蛳36FRP加固矩形截面混凝土柱在单轴轴压荷载下考虑尺寸效应的应力一应变关系研究2014年6月范围内才合理，因此采用规范GB50608-2010的高_0_3+0．35(弼(1)宽比限制，即高宽比不应大于1．5。式(1)中，b为矩形截面的宽；r为矩形截面的倒1．5反应尺寸效应的极限强度模型角半径；_ic，表示的物理意义为FRP包裹矩形截面混定义了矩形截面拐角处应变消弱系数kf和截面凝土柱时考虑拐角消弱的影响后所能发挥的平均极形状系数ks后，就可以采用等效圆截面的方法。。来限拉应变相对于水平拉伸试验得到的极限拉应变的

8、比值。当矩形截面变为圆形，即倒角直径2r与b相等时，，等于圆形截面有效拉应变系数k。Baz~ntl分析了混凝土构件在断裂过程中的能1．3截面形状系数量释放过程，并根据能量平衡推导了混凝土名义强FRP约束矩形