碳纖維布約束有預(yù)載型鋼混凝土矩形短柱軸壓性能研究.pdf

1、在對(duì)由纖維材料約束的預(yù)載混凝土柱軸壓性能研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)分析后，本文通過試驗(yàn)及數(shù)值模擬研究了碳纖維(Carbon Fiber Reinforced Polymer，簡(jiǎn)稱CFRP)布約束有預(yù)載型鋼混凝土矩形短柱的軸心受壓性能。設(shè)計(jì)制作了對(duì)比組、預(yù)載一組和預(yù)載二組共14個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不同的混凝上矩形短柱，并分別對(duì)各柱進(jìn)行了軸壓試驗(yàn)。通過試驗(yàn)全面認(rèn)識(shí)了約束柱的破壞過程和機(jī)理，分析了型鋼、預(yù)載水平和碳纖維布層數(shù)等因素對(duì)柱軸壓承載力的影響。碳纖維布約

2、束提高了柱的承載力，改善了柱屈服后變形能力，但約束型鋼柱總體承載力提高幅度低于約束鋼筋混凝土柱。隨著預(yù)載水平的提高，碳纖維布有效拉應(yīng)變系數(shù)逐漸降低，約束柱的屈服荷載、峰值荷載和延性總體呈降低趨勢(shì)。試驗(yàn)中約束柱破壞形式均是縱筋和型鋼先屈服，隨后核心混凝土被壓碎，最終碳纖維布斷裂。在這一破壞模式下，隨著碳纖維布層數(shù)的增加，試件的延性明顯增大。以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，根據(jù)碳纖維布約束有預(yù)載型鋼混凝土矩形短柱的受力特點(diǎn)，使用ABAQUS軟件建立了有限

3、元模型，采用階段分析和單元生死技術(shù)，對(duì)柱預(yù)加載、碳纖維布加固和正式加載這一試驗(yàn)過程進(jìn)行模擬，通過定義混凝土損傷塑性(Concrete Damaged Plasticity，簡(jiǎn)稱CDP)模型中的損傷因子來考慮預(yù)載對(duì)混凝土材料性能的影響，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。利用所建立的有限元模型，分析了預(yù)載水平對(duì)柱中部截面混凝土應(yīng)力分布（第一主應(yīng)力與第三主應(yīng)力比值）的影響，結(jié)果表明預(yù)載降低了約束混凝土的應(yīng)力提高幅度，導(dǎo)致碳纖維布約束的預(yù)載柱承載力低