FRP网格约束混凝土圆柱的抗震性能
钢筋钢丝网砂浆加固混凝土圆柱的抗轴压性能
工程力学
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料的不同，将试件分为：O 素混凝土对比试件、S 钢筋网砂浆加固、SW 钢筋钢丝网砂浆加固、FRP 单一纤维加固和 HFRP 混杂纤维加固 5 个系列。根
据材料用量的不同，再将 5 个系列细分为 12 组， 每组 3 个试件，共 36 个试件(表RP HFRP
(Department of Civil Engineering, Shantou University, Shantou, Guangdong 515063, China)
Abstract: In order to increase the strengthening efficiency, a new method to strengthen concrete columns with steel bar and wire mesh mortar is proposed here. A total of 36 circular concrete columns were strengthened, using steel bar and wire mesh (SW), steel bar (S), sole fiber reinforced polymer (FRP) and hybrid fiber reinforced polymer (HFRP) respectively. Experimental study was performed under axial compression to investigate the influence of the different strengthening methods on the load carrying capacity and ductility. The experiment results showed that, the peeling of the mortar cover and the crushing of the core concrete happened almost simultaneously for the SW strengthened columns. The mortar cover crack spacing was basically equal to the wire mesh spacing, leading to the occurrence of many small cracks. As a result, on the premise that the ultimate load of the SW columns increased 30% compared with the S columns, the ductility of the SW columns was still about twice as that of the S columns. Although the increase of the load bearing capacities of FRP or HFRP strengthened columns was higher than that of SW or S strengthened columns, the ductility and deformation capacity of FRP or HFRP strengthened columns were obviously lower than those of SW columns. The formula of the ultimate load of SW mortar strengthened concrete columns was then proposed. Key words: steel bar and wire mesh mortar; FRP; concrete columns; ductility; ultimate load bearing capacity
玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能研究
玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能研究一、综述随着现代建筑技术的飞速发展，高层建筑和基础设施对结构材料的性能要求越来越高。
混凝土结构因其良好的抗压性能和低成本而广泛应用，但在地震多发区和高灾害区域的建筑中，传统混凝土结构的抗震性能存在不足。
通过添加增强材料来提高混凝土柱的力学性能成为了研究的重点。
玻璃纤维聚合物（GFRP）是一种由高性能玻璃纤维和环氧树脂复合而成的新型复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀和易施工等优点。
GFRP在混凝土结构加固领域得到了广泛关注和应用，成为了提高混凝土柱力学性能的有效手段。
本文综述了近年来关于GFRP加固混凝土柱的力学性能研究，主要内容包括GFRP加固混凝土柱的荷载位移曲线、疲劳性能、抗震性能以及长期使用性能等方面的研究。
通过对这些研究的总结和分析，旨在为GFRP加固混凝土柱的设计和应用提供理论依据和技术支持。
本文仅提供了一种思路，实际的写作过程中可能需要根据具体的研究背景和目的进行扩展或修改。
1. 研究背景及意义随着现代建筑的发展，建筑结构对材料性能的要求越来越高。
传统的混凝土柱在承载能力和抗震性能上存在一定的局限性。
如何在保证建筑美观、施工周期短等条件下提高混凝土柱的性能成为了一个亟待解决的问题。
玻璃纤维聚合物（GFRP）作为一种新型复合材料逐渐应用于混凝土柱的加固改造中，取得了显著的成果。
本文将对玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能进行深入研究，并探讨其在这方面的应用价值。
传统混凝土柱在承载能力、抗震性能方面存在诸多不足。
随着建筑物的高度不断增加和地震灾害的频繁发生，如何提高混凝土柱的性能以适应日益恶劣的环境变得尤为重要。
在此背景下，研究者们开始寻找一种能有效提高混凝土柱承载力和抗震性能的方法。
本研究将对玻璃纤维聚合物加固混凝土柱的力学性能进行深入分析，通过对比实验数据、理论分析和数值模拟，评估GFRP加固混凝土柱在不同受力状态下的性能表现。
还将探讨不同纤维类型、加固方式以及龄期等因素对其力学性能的影响，为实际工程应用提供理论依据。
FRP约束钢筋混凝土柱的抗震性能研究现状
文章编号:100926825(2005)0320030202FRP 约束钢筋混凝土柱的抗震性能研究现状收稿日期:2004210227作者简介:李春雷(19732),男,1996年毕业于湖南大学工民建专业,工程师,深圳市市政工程总公司,广东深圳 518034李春雷摘 要:纤维增强聚合物(FRP )以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注,近年来被广泛地用于各种形式结构的修复和加固。
从结构试验、计算理论和计算方法三个方面,阐述了国内外研究者对FRP 约束钢筋混凝土柱抗震性能的研究现状,分析了研究中存在的不足,并对FRP 约束钢筋混凝土柱的抗震性能今后的研究提出了展望。
关键词:FRP 约束混凝土,横向约束,滞回性能,延性,应力应变曲线中图分类号:TU352.1文献标识码:A引言大量研究表明,在框架结构柱或桥墩可能产生塑性铰的部位设计足够的横向约束,将有效地提高核心混凝土的抗压强度及极限压应变,从而显著改善钢筋混凝土柱的延性。
近年来,对钢筋混凝土柱进行附加约束的抗震加固研究已取得很多成果。
纤维增强聚合物(FRP )以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注,近年来被广泛地用于各种形式结构的修复和加固。
FRP 抗震加固钢筋混凝土柱,多是用纤维布缠绕柱体,使混凝土处于三向受力状态。
由于FRP 材料具有极高的抗拉强度,同时与混凝土可产生较好的粘结,使得FRP 能有效约束混凝土,从而使其承载能力及延性性能有很大的提高。
研究FRP 约束混凝土柱的抗震性能,就是研究其在模拟地震荷载作用下的强度、刚度和延性等力学性能指标的变化规律。
目前,国内外的研究者已对FRP 约束混凝土构件在静力和动力荷载作用下的力学性能开展了大量的研究工作,并取得一定成果。
1 FRP 约束钢筋混凝土柱抗震试验研究现状抗震性能试验主要分三种:拟静力试验、拟动力试验及地震模拟振动台试验。
其中以拟静力试验的开展最为广泛,占全部动力性能试验的85%以上。
FRP约束圆形钢管混凝土柱力学性能研究综述
FRP约束圆形钢管混凝土柱力学性能研究综述发布时间：2021-07-09T09:48:25.593Z 来源：《基层建设》2021年第11期作者：岳香华[导读] 摘要：FRP约束圆形钢管混凝土柱具备质量轻、强度高、耐腐蚀、耐疲劳性能好和便于施工等特点。
广东工业大学广东广州 510006摘要：FRP约束圆形钢管混凝土柱具备质量轻、强度高、耐腐蚀、耐疲劳性能好和便于施工等特点。
本文对目前FRP约束圆形钢管混凝土柱的静力性能、抗冲击性能、抗震性能等方面的研究进行综述。
关键词：FRP约束圆形钢管混凝土柱；力学性能纤维增强复合材料 (fiber reinforced polymer，简称FRP)约束圆形钢管混凝土柱是一种外包FRP增强圆形钢管混凝土的新型组合结构，在圆形钢管混凝土外包裹FRP，使FRP替代部分钢材形成复合材料，共同约束核心混凝土，同时延缓钢管屈曲的发生，从而提高混凝土柱的承载能力以及耐久性。
在当今建筑行业中得到良好应用，国内外众多研究人员对该结构的静力性能、抗冲击性能、抗震性能等方面进行了众多研究，成果丰硕。
1. FRP约束圆形钢管混凝土柱的静力性能研究贾明英等人[1]进行了不同FRP约束混凝土圆柱轴心受压的性能试验研究，验证了FRP可极大的提升圆形混凝土柱的抗压承载力，同时大大增大其延性，总体结构的承载力取决于FRP材料的强度和厚度的乘积。
Lu等人[2]对11根FRP约束钢管圆柱进行了轴向压力实验，实验表明FRP包裹能有效的约束混凝土，延缓钢管的局部屈曲，显著提高钢管混凝土的承载能力和减小轴向变形，同时建立了FRP约束混凝土柱的承载力数学模型。
Ding等人[3]对CFRP（碳纤维增强复合材料）约束圆钢管混凝土柱进行了试验和理论研究，研究了不同CFRP层数和混凝土强度对CFRP约束圆钢管混凝土柱力学性能的影响，建立了CFRP、圆钢筒和混凝土芯在同心荷载作用下的同心圆筒力学模型，并通过FORTRAN程序得到了相应的弹塑性方法，讨论并确定了碳纤维布层数对核心混凝土极限承载力、延性和约束效应的影响，同时，基于极限平衡法和弹塑性法，提出了CFRP约束钢管混凝土短柱极限承载力简化公式。
FRP约束混凝土组合柱滞回性能的有限元分析
分析方法，自由度数量大，计算和分析较为复杂[5]，另一种 方法是纤维模型法。该方法既能基于合理的基本假定，在一 定精度下模拟组合构件的力学性能，并且自由度少，更便于 结构整 体的受力分析。本文拟采 用基于纤维模型的 Open SEES 软件对 FRP-PVC 管约束混凝土压弯构件的滞回性能进 行有限元分析，为设计和研究 FRP-PVC 管约束混凝土结构 的抗震设计提供参考依据。
滞回曲线骨架线模拟情况如图 3 所示。图 3 表明，模拟 的 P-Δ滞回曲线骨架曲线与实测曲线相比吻合良好，但极限 强度比试验结果稍低。总体而言，由于整体吻合良好，所以 可以进一步利用该模型进行参数分析。
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2012 年第 8 期（总第 68 期）
建筑科学
海峡科学
HAI XI A KE XUE
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采用 OpenSEES 软件作为仿真平台来对 FRP-PVC 管钢 筋混凝土圆柱进行滞回模拟。基于 OpenSEES 中的纤维模型 进行建模， 采用半柱高悬臂柱模型，选用 nonlinear beam column 单元，沿半柱高分布 6 个上述单元，再将纤维截面的 特性赋予上述所有单元。建立纤维模型时，没有对 FRP-PVC 外包管进行建模，而是在建立核心约束混凝土本构关系的时 候考虑了外包管对核心混凝土的约束效应。FRP-PVC 管钢筋 混凝土圆柱单元划分及纤维截面组成如图 1 所示。
(1)
式中，εz 为柱轴向压应变；v 为混凝土泊松比；Re 为柱圆截 面半径；tm 为 FRP 包裹厚度；bm 为 FRP 条带宽度；Sm 为 FRP 条带间距。Ec、Em、Es 为材料弹性模量，下标 c 代表混凝土、 m 代表外包 FRP、s 代表钢筋。
FRP约束混凝土柱力学性能研究
FRP约束混凝土柱力学性能研究纤维增强复合材料(FRP)在土木工程中的应用是国内外研究热点，本文综述了FRP的特性及近年在的研究应用状况和发展前景。
0前言随着建筑业的发展，商品混凝土结构是当今世界上使用最多的一种结构，其使用寿命可达数十年，甚至上百年。
但在使用寿命内，结构会遭受多方面的作用，大致有以下：设计不周、施工缺陷；年久老化；腐蚀、超载、意外灾害等。
将直接导致商品混凝土粉化、疏松、剥落、开裂和钢筋锈蚀，使裂缝增大、刚度降低、挠度增大，承载力削弱甚至丧失[25]。
限于我国国情，其中的大部分不可能推倒重建，继续使用就必须进行补强加固处理。
如果没有根本性的技术革新，社会将负担庞大的基础设施的维修和管理费用[1][29]。
在建筑构件中，柱类构件对上部结构起着承重作用，一发生破坏会导致整个结构的倒塌，所以对此类构件的加固已成为急待解决的问题[27]。
传统加固方法常用的有加大截面法、置换法、预应力加固法、粘钢法等。
这些方法虽然对改善结构的强度、刚度以及抗震性能起到了一定的作用，但也存在着许多缺点：①自重大，可能会造成连锁补强问题；②对建筑物的使用功能、美观造成很大影响；③抗腐蚀性能差，易丧失应有功能，在厂房中应用显得尤为突出；④施工复杂且周期长，影响了正常工作及生活，社会效益差。
纤维增强复合材料（FiberReinforcedPlastic，简称FRP）加固修补商品混凝土结构技术，根据约束混凝上原理间接提高结构的承载力[2]。
经过研究表明，不仅可以提高构件的承载力，而且也可改善构件的延性，将有效地解决上述问题[21][22]。
所以现在多用此法来加固柱类构件。
综合比较，各种加固方法由于所用材料的不同，在力学性能、施工技术及工程造价等方面也各有优缺点。
如图1所示，将各种约束商品混凝土的应力应变关系曲线做出比较，纤维增强材料加固性能最好，具有很大的工程价值，应该进行大力推广[31]。
1特点纤维增强复合材料加固修补商品混凝土结构技术是利用环氧树脂将纤维材料粘贴于商品混凝土表面，从而提高被加固结构的承载力或刚度等的目的。
FRP加固钢筋混凝土圆柱破坏模式研究
FRP加固钢筋混凝土圆柱破坏模式研究摘要：FRP加固钢筋混凝土圆柱在大量事实的例证面前，显示出了其卓越的抗震性能，但是对该种混凝土圆柱的破坏模式还没有系统地进行研究，而FRP 加固混凝土圆柱破坏模式的预测与其抗震性能的评估有着密切联系。
试验表明,当FRP加固混凝土圆柱从弯剪破坏向弯曲破坏过渡时，FRP应变发展规律会发生显著变化。
控制FRP有效极限应变就可以对加固柱的破坏模式进行控制，并且FRP加固柱受剪承载力的计算也和FRP有效极限应变密切相关。
建议了FRP 加固混凝土圆柱有效极限应变值,给出了判别FRP加固混凝土圆柱破坏模式的方法,与试验结果比较表明该判别方法简单有效。
关键词：FRP加固；破坏模式；侧向位移系数FRP加固是提高钢筋混凝土圆柱抗震性的主要手段，对FRP加固的钢筋混凝土柱的破坏模式进行系统研究，对于提出有效手段提高材料抗震性具有深远意义。
目前的现有数据文献均是建立在混凝土梁或方柱研究的结果上的FRP应变计算以及取值，同时，在加固圆柱基础上的研究趋于空白，尤其是针对FRP加固柱破坏模式以及应变发展规律罹待补充。
现阶段，普遍对基于建筑性能的设计理念认可度较高，所以在研究FRP加固钢筋混凝土圆柱要基于抗震性这一性能设计，对其破坏程度以及模式施行定量变化数据采集过程。
再加上目前的技术可以对混凝土柱弯曲破坏时的变形程度通过计算解释，对剪切破坏甚至弯剪破坏的变形程度缺乏有效的计算方法，因而研究层次不够深入，对FRP加固混凝土圆柱的破换模式将对其预测准确度产生严峻的挑战。
一钢筋混凝土圆柱破坏模式列举钢筋混凝土圆柱提高抗震性能进行加固，主要是为了提高其自身耐受剪承载力、柱底塑性胶泥混凝土的约束力和柱底钢筋的搭接性要求。
大量的实验研究证明，FRP环向包裹的钢筋混凝土柱可以提高其受剪承载力和约束柱底塑性铰区混凝土的理想加固方式。
其加固后的钢筋混凝土圆柱的破坏模式多种多样，下面以广西地区集中常见模式为例做研究。
FRP约束混凝土圆柱轴压力学性能研究综述
第十三届全国现代结构工程学术研讨会
置ＣＦＲＰ管后，浇捣实心混凝土（如图１（ｆ）），由刘永军等人［６１为了解决含Ｈ心构件的耐火问题 而提出，环形混凝土越厚，该组合柱的耐火效果越好。 随着现代工程向大跨度、高耸、智能化方向发展，ＦＲＰ约束混凝土组合结构的形式能很好地适用这种 需求，符合现代施工技术的工业化要求。愈来愈多的工程实践成功应用，从各类民用建筑，到桥梁、海洋、 地下工程等结构。与此同时，国内外学者也更加关注ＦＲＰ约束混凝土组合结构土木工程中的各项应用，对 其理论与实践的研究也在积极开展。
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工业建筑２０１３增刊
第十三届全国现代结构工程学术研讨会
发展很快，持荷１３０ ｄ之后的变形发展趋缓。由于长期荷载的作用，可使ＦＲＰ约束混凝土轴心受压短试件 的极限变形减小。长期荷载作用与否对ＦＲＰ约束混凝土轴心受压短试件的极限承载力影响很小。马卫华等
【１
９】采用后张预应力法对混凝土柱施加初始应力，然后采用附加刚性千斤顶加载法进行模拟ＦＲＰ加固混凝土
工业建筑２０１３增刊
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第十三届全国现代结构工程学术研讨会
约束试件随着混杂纤维布中芳纶纤维含量的增加，承载力增长越显著，ＩｑＦＲＰ显著改善了柱的延性性能，但 随着高延性纤维在ＨＦＲＰ布中比例的增加，对混凝土柱延性的改善有限。对于相同层数纤维布约束柱，随 着ＨＦＲＰ中芳纶纤维含量的增加，承载力增长越显著；ＨＦＲＰ中芳纶纤维含量相同时，随着聚酯纤维含量的 增加，承载力增加越显著。通过延性指数较好的分析了约束混凝土柱的变形性能。同种纤维布约束混凝土 试件随着纤维布层数的增加，延性指数值增大，说明其随着纤维布层数的增加，延性越好。李杰等ＩｌｏＪ通过 １４根ＦＩ冲管混凝土构件弯曲、轴压、偏压试验试验结果表明，经过环向、＋４５。和纵向混杂铺层设计的ＦＲＰ 管混凝土能有效地提高构件的承载力，构件具有很大的变形能力； 合结构能有效地提高构件的承载力，且构件具有很大的变形能力。 对于ＦＲＰ厚度或含ＦＲＰ率的影响，霍宝荣等【１ｌ】进行了２ｌ根圆柱在包裹不同的ＦＲＰ布种类和层数下的 力学性能的研究发现，两种纤维布加固后的ＲＣ柱的承载力有明显提高，ＣＦＲＰ布的承载力比ＢＦＲＰ布的高， 加固效果与所选用的纤维布种类、层数有关，但是ＢＦＲＰ和ＣＦＲＰ两种纤维布的加固效果差距不明显。同时， 约束混凝土的延性也有不同程度的提高，ＣＦＲＰ布的应变比ＢＦＲＰ布的大，包裹层数越多加固效果越好。周 乐等［砼１通过４根ＦＲＰ管高强混凝土组合柱的轴压试验，研究ＦＲＰ管纤维缠绕角度、ＦＲＰ管厚度等参数对组 合柱受力性能的影响。在荷载作用初期，说明此时ＦＲＰ管对混凝土的约束作用不明显，即与缠绕角度和ＦＲＰ 管厚关系不大；随着荷载继续增加，试件的极限承载力随缠绕角度的减小而增大，随管壁厚度的增大而增
FRP加固钢筋混凝土柱考虑地震及使用损伤的长期性能和修复
研究问题和假设
本研究旨在探讨FRP加固钢筋混凝土柱在考虑地震及使用损伤下的长期性能 和修复问题。具体研究以下两个问题：
1、FRP加固钢筋混凝土柱在地震 作用下的长期性能如何？
2、使用损伤对FRP加固钢筋混凝 土柱的长期性能和修复效果有何 影响？
1、FRP加固钢筋混凝土柱可以有 效地提高结构的抗震性能，且在 长期使用过程中保持稳定。
2、使用损伤会降低FRP加固钢筋 混凝土柱的抗震性能，但可以通 过修复措施加以改善。
研究方法
本研究采用实验方法进行探究。首先，制作一批FRP加固钢筋混凝土柱试件， 并分为两组：一组未受损伤，作为对照组；另一组则模拟使用过程中可能出现的 损伤，作为实验组。然后，对所有试件进行地震模拟实验，记录其在地震作用下 的长期性能表现。最后，针对实验组试件，采取修复措施，再次进行地震模拟实 验，观察修复效果。
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试验结果与分析
通过对比不同条件下FRP加固钢筋混凝土柱的试验结果，发现以下现象： 1、随着FRP层数的增加，钢筋混凝土柱的承载力和延性均得到显著提高。
2、当FRP层数相同时，采用外贴FRP加固的钢筋混凝土柱承载力高于采用环 绕FRP加固的柱子。
3、钢筋混凝土柱的配筋率对其抗震性能具有重要影响。随着配筋率的增加， 柱子的承载力和延性均有所提高。
因此，在实际工程应用中，应充分考虑地震及使用损伤的影响，采取合适的 加固和修复措施，以保证结构的安全与稳定。
未来研究方向包括：（1）深入研究FRP加固钢筋混凝土柱在使用过程中的损 伤机理和演化规律；（2）针对不同损伤类型和程度，开发更为高效、环保的加 固和修复材料与技术；（3）考虑多种荷载共同作用下（如地震、风载、雪载 等），FRP加固钢筋混凝土柱的长期性能和修复问题；（4）拓展实验研究范围， 对不同类型、不同尺寸、不同环境条件下的结构进行深入研究。
FRP抗震加固混凝土柱的研究与发展
柱 作为 混凝 土结 构 中主要 承担 束 浸渍树 脂 ， 后在 一定 的控制 然 条 件下 制 成 Ｆ Ｐ套 筒 。 为 了 获 得 有 效 约 束 ， 与 Ｒ 柱 Ｆ Ｐ套 筒 的完全 接 触是 很 重 要 的 ， 通 过 树脂 粘 贴 Ｒ 可 或 在柱 与套筒 之 间灌注 无收缩 水泥 砂 浆来 保证 。其
的破坏形态 、 限承载力、 回曲线和延性的影 响， 极 滞 结果表明 ： ①轴压 比和配箍率对加固效果影响较大 ；
（）Ｆ Ｐ的粘 贴方 式取 决 于 补 强 的 目的 是抗 剪 补强 ￣Ｃ Ｒ 还是延 性 补 强 ； Ｃ Ｒ ③ Ｆ Ｐ的粘 贴 层 数 对 构 件 的 受 剪 承载力 影 响不 大 ， 但对 构 件 的延 性 影 响 较 大 。张 珂 等 ’ ”试验 研 究 了 Ｃ Ｒ Ｆ Ｐ加 固倒 Ｔ形 柱 的抗 震 性 能 ， 果发 现 Ｃ Ｒ 结 Ｆ Ｐ加 固 混凝 土 柱 可 防止 斜 裂 缝 出
性小于第一种破坏模式 ； ③搭 接纵筋 的滑移破坏 。 它可以通过增加纵筋搭接长度和横 向约束来改善 。
Ｆ Ｐ加 固除 了提 高柱 的承 载力 和 延 性 外 ， 改 变 了 Ｒ 还 柱 的破 坏模式 。
Ｐｉｓｅ 等 最早对 Ｆ Ｐ加 固混凝 土柱抗 震 性 ｒ ｔｙ ｅｌ Ｒ
形截面构件的加固； ②缠绕 Ｆ Ｐ加固优于预制 Ｆ Ｐ Ｒ Ｒ 套筒 的加固方式。同时，ｏａ Ｏｂｋａ ｇ Ｔｇｙ ｚａｋｌ ｕ等¨ ｏ 试 验研究了 Ｆ Ｐ永久模 板加固高 强混凝土方形柱 的 Ｒ
了 ＣＲ Ｆ Ｐ套筒能够显著提高混凝土柱 的抗震性能。 Ｎ ｎｉ ａｎ 等 对 ２ 个纯弯和压弯构件进行 了低周反 ６
复荷 载试验 ， 构件 的截 面形式包 括 圆形 和方 形两 种 ， Ｆ Ｐ加 固方 法分 为 缠 绕 和 预制 套 筒 。结 果 表 明 ， Ｒ ① 圆形截 面构 件 的加 固对 强度 和延性 的改 善要 优 于方
基于数值试验的FRP约束混凝土圆柱轴压性能研究
层 至 ５层的不 同 ＦＣＣＣ的轴压性能。结果表 明：ＦＲＰ层数 恒定时 ，ＦＣＣＣ的轴向承载力和延性 随着混凝 土强度等级 的提 高而分 别提 高和降低 ；混凝 土强度 恒定 时，ＦＣＣＣ的轴 向承 载力和 延性随 着 ＦＲＰ约束量 的增加 而提 高 ；混凝土 强度和 ＦＲＰ层 数恒 定 时 ，ＦＣＣＣ的轴向承载 力随着直径的增大而减小。通过数值试验 的方法较全面地研 究了不同参数对 ＦＣＣＣ轴 压性能 的影响 ，可 为 ＦＣＣＣ受 力 性 能 的 进 一 步 研 究和 工程 设 计 提 供 参 考
目前 国内外 研究 者对 ＦＣＣＣ的力 学 性 能 进行 了 大 量 的试 验 研 究 。试 验 构 件 主 要 涉 及 圆形 ［２。 、矩 形 ［挖 、方形 ［坫 及 椭 圆形 ［ ］等 截 面 形 式 的 ＦＣＣＣ， 另 外也 有 研 究 者 对 更 加 复 杂 的截 面 形 式 进 行 了 研 究 ［１７］。通 过试 验 ，可 获得 ＦＣＣＣ的轴 心 受 压 承 载力 及 其破 坏模 式 。同时也 可得 到 混 凝 土 和 ＦＲＰ 内 的应 变 分 布规律 。从 而可 根 据 试 验 数 据 回归 得 到 约 束 混 凝 土 的本 构关 系 。用于 ＦＣＣＣ的设 计 。 由于 人 力 、财 力 、时间 、试 验 及 观 测 手段 的局 限性 ，构 件 试 验 难 以 全 面 系统 地 得 到 ＦＣＣＣ的 力 学 性 能 及 其 影 响 因 素 ， 因此 基于 有 限 元 模 拟 的 数 值 试 验 被 很 多 研 究 者 所 重 视 。
FRP约束混凝土力学性能,研究进展_OK
2021/8/12
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• FRP格栅式FRP筋按照一定的方向组合而成的增强材料，有三维空间结构和二 维平面结构两种。FRP格栅用于混凝土构件中作为抗弯、抗剪的增强材料， 也可用于混凝土构件的体外加固材料。
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• FRP短纤维：由纤维长丝短切而成，其基本性能主要取决于原料—纤维长丝的 性能。较长丝而言，短纤维具有分散局黁、喂料方式多样、工艺简单的有点， 所以可以应用于长丝所不能适合的领域。
2021/8/12
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基本力学性能
• FRP是一种各向异性材料，与纤维主要受力方向平行（轴向）是FRP的主要方 向。影响FRP力学性能的主要因素是FRP的体积率、树脂、纤维方向、尺寸效 应、质量控制及制造过程等。FRP的基本力学性能指标包括抗拉强度、抗压 强度及粘结性能。
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抗拉强度
2021/8/12
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• 对于FRP筋混凝土结构，FRP筋与混凝土之间的粘结是通过表面的化合物来保 持的。当温度接近Tg时，表面化合物的力学性能将大大降低，不再传递FRP 筋与混凝土之间的粘接力。试验结果表明，当温度为Tg时，拉拔粘结强度降 低了20%~40%；温度为200 ℃时，拉拔粘结强度降低了80%~90%。Okamoto 等在1993年的试验结果表明，在持载作用下，温度分别达200 ℃ 、300 ℃时， AFRP筋、CFRP筋混凝土梁发生了破坏。Sakashita等在1997年的试验结果表明， 当温度为250~300 ℃，FRP筋混凝土梁发生破坏。
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• FRP型材：将纤维及树脂按照一定比例采用拉挤或缠绕工艺而制成的。FRP型 材按照截面形式可以分为工字形、L形、槽型、圆形及矩形。
CFRP布约束钢筋混凝土柱抗震变形性能有限元分析
1试验构件
李静进行了碳纤维布约束钢筋混凝土柱在往复水平力作 用下的试验②。本文选取其中2根柱进行模拟，未加固柱 YW0和加固柱YL1 (200mm宽的条幅2道，间距100mm)。试 件尺寸和配筋如图1所示,YW0和YL1的轴压比分别为0. 47 和0. 26,混凝土强度试验值分别为24. 48 MPa和2& 57 MPa。 纵筋和箍筋屈服强度实测值分别为378 MPa和317 MPa。柱 角部为防止应力集中，均打磨成半径为15min的圆角。构件相 关参数见表1,试验中所采用的CFRP布厚度为0.111mm,抗 拉强度为4013MPa,弹性模量为241GPa。试验中在试件顶部 首先施加轴压荷载，并在整个加载过程中保持不变;然后施加 水平往复荷载;在纵向钢筋屈服前采用荷载控制，此后采用位 移控制，直至试件破坏即荷载下降至峰值荷载的85%。
-60 -40 -20 0 20 40 60 水平位移/min a.YW-0
Oo
6o
鄒
2-- o
坦 o
'4系 -
O
b-钢筋 图2循环荷载下的材料本构曲线
a. YWO
b
图3 模拟结果与试验结果破坏形态对比
-100 ---------1----- 1--------- 1--------- 1--------1--------- 1
该模型将损伤指标引入混凝土模型，通过对混凝土的弹性 刚度矩阵加以折减，模拟混凝土刚度随损伤增加而降低的特 点⑻。在材料进入损伤后，弹性模量可表示为E=(l —〃)E°, E。为无损伤弹性模量，为损伤因子，用于描述卸载时材料刚 度退化现象。根据Sidiroff的能量等效原理⑼，提出了混凝土 损伤因子计算方法：
FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能研究现状
FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能研究现状摘要：纤维增强复合材料以其轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳及其温度稳定性而受到土木工程界的日益关注，近年来被广泛地用于各种形式结构的修复与加固，甚至在新结构中也有所应用。
本文从地震作用下钢筋混凝土柱的破坏模式、frp加固混凝土柱抗震性能实验研究等方面回顾了frp加固混凝土柱的研究现状，最后指出今后研究和应用中需要解决的若干关键问题。
关键词：纤维增强复合材料(frp)；混凝土柱；抗震性能；实验研究中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：一、前言近年来，因现役结构受到环境的侵蚀或以前的设计规范不够科学等原因，使土木工程结构的维护加固的需要日益增加，这也就产生了各种各样的加固方法，比较常用的有：粘钢法、扩大截面法、frp加固等。
与钢材相比，纤维复合材料(fiber reinforced polymer，简称frp)因其具有高强度、耐老化、轻质、耐腐蚀、易于运输和施工等优点，在结构的维修加固中得到广泛的应用。
在结构的维修加固中，利用其较高的抗拉能力直接提高这些结构构件的抗弯和抗剪能力，对钢筋混凝土结构的梁、板、柱和墙等构件进行加固。
柱作为结构的主要承重构件，一旦受到损伤或破坏，将造成严重的后果，本文将对近十几年来frp加固混凝土柱抗震性能的研究成果进行总结，对其今后的发展和应用提出一些建议。
二、地震作用下钢筋混凝土柱的破坏模式1、剪切破坏当柱配箍率不足或箍筋失效(严重锈蚀或构造不满足要求)时，造成柱的抗剪能力不足，在地震荷载作用下，容易发生剪切破坏。
短柱因具有较大的刚度、延性差，在地震荷载下也容易发生剪切破坏。
剪切破坏时，先是在混凝土表面出现斜向裂缝，导致混凝土保护层剥落，接着箍筋断裂或弯钩被打开，最后因纵筋屈曲而破坏，如图1(a)。
剪切破坏是典型的脆性破坏模式，是人们最不希望出现的破坏模式。
frp加固抗剪能力差的柱，frp起箍筋的作用，增加横向约束，使柱由脆性破坏变为延性较好的弯曲塑性铰破坏。
FRP约束钢筋混凝土圆柱力学性能的试验研究
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试验方法与试验结果
试验概况 进行了 ( 种长细比、 * 种偏心距共 $" 个试件的试
图$ 典型 #>’? 材料单向拉伸曲线
>@A. $ BCD@5E< =1FG@<1 G=H1GG%G=HE@F 56HI1 JK #>’?
另 验， 其中有 - 个试件沿环向包裹了单向 #>’? 材料， - 个试件未包裹 #>’?。所有试件的截面直径 " 均为 试件基本参数如表 $ 所示， 其编号中最后一位 $0+//。 字母 “ &”和 “ ’”分别代表未包裹 #>’? 试件和包裹 另外为了对比长细比对 #>’? 约束混凝土 #>’? 试件。 效果的影响， 还制作了 " 个! $0+ 8 )++ 的素混凝土圆 柱体标准试件， 其中有 ) 个试件包裹了 #>’? 材料。 单向碳纤维布由日本东丽公司生产，其厚度为
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影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数分析.
影响FRP约束混凝土柱力学性能的参数分析武萍，于峰，贡志刚（1.安徽工业大学建筑工程学院，马鞍山243002）（2.马鞍山市工程质量检测中心马鞍山243000）1 引言通过FRP对混凝土的约束作用，可以显著地提高其承载力和延性。
FRP约束混凝柱的应用方式主要两种：一种是用于旧有结构的维修加固，另一种是用于新建结构中。
为了合理对FRP约束混凝土柱进行设计，确定混凝土柱的承载力和延性的提高效果是很重要的。
早期有些学者直接引用钢筋约束混凝土的模型或钢管混凝土的模型来预测FRP约束混凝土柱的性能，结果表明，计算存在较大的误差。
这主要是因为约束机理的不同，钢材是弹塑性材料，在钢材屈服后，其应力保持不变，而应变仍然可以继续增加；而FRP是线弹性材料，在构件发生破坏之前，其应力和应变一直处于增加状态。
由于钢材和FRP约束机理的不同，因此必需建立适合于FRP约束混凝土柱的计算模型。
国内外的学者对此开展了大量的试验研究和理论分析，建立了相应的计算模型。
但这些模型只是考虑影响FRP约束混凝土柱力学性能一种因素或几种因素的影响。
本文通过对已有的大量的试验数据进行分析后，认为影响FRP约束混凝土柱力学性能的因素主要有：混凝土的强度等级、纤维复合材料（FBP）的种类、FRP的厚度和方向、环箍间距、混凝土的截面形状、构件的长细比和尺寸效应、并对这些影响因素进行综述和分析。
2 影响FRP约束混凝土柱性能的分析2.1 凝土强度等级对混凝土柱力学性能的影响陈世欣对不同强度等级的素混凝土柱包裹FRP的轴心受压试验，结果表明，随着混凝土强度的增加，碳纤维包裹混凝土柱的强度提高程度增大。
当混凝土的强度提高到C70时，碳纤维包裹混凝土柱强度提高程度有很大下降。
随着混凝士强度等级的增大，混凝土柱的延性系数逐渐减小，这说明混凝土柱强度等级增加，混凝土柱的脆性也增加。
吴刚通过对已有试验数据的分析，考虑混凝土强度等级对FRP约束效果的影响，引入了混凝士强度的调整系数。
含FRP约束环钢筋连接装配柱的抗震性能分析
ｃａｓｔ￣ｉｎ￣ｐｌａｃｅ ｃｏｌｕｍｎ. Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｃｏｌｕｍｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ
ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｌｕｍｎꎻ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ ( ＦＲＰ) ꎻ ＯｐｅｎＳｅｅｓꎻ ｓｅｉｓｍｉｃ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎻｓｔｒａｉｎ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ
连接ꎮ
维梁柱单元体系ꎮ 柱截面为非线性纤维截
预制柱、加载梁及地梁的混凝土强度为
面ꎬ用以模拟装配式柱连接节点区段内应力
Ｃ４０ꎬ钢筋牌号为 ＨＲＢ４００ꎻＦＲＰ 约束环高度
应变的真实复杂状态ꎻ在柱构件与地梁相接
为 ６００ ｍｍ、肋条间距为 ２０ ｍｍꎬ弹性模量为
的固支端采用零长度截面单元ꎬ通过钢筋应
强度为 ５０ ＭＰａꎮ
Ｓ Ｃ Ｇｉｒｇｉｎ 等[７] 采用基于力的梁柱单元和纤
维截面模型相关联的方法来反映几何非线性
对柱响应的影响ꎬ并探究了纵筋屈曲和应变渗
透对分析结果的影响ꎮ Ｌ Ｚｈａｏ 等 [８] 利用零
长度单元配合 Ｐｉｎｃｈｉｎｇ４ 折线形单轴材料来
反映往复荷载下的强度退化、卸载及加载刚
图 １ ＦＲＰ 约束环的钢筋搭接连接示意图
ＯｐｅｎＳｅｅｓ 软件建立有限元模型ꎬ对比分析了