圆角半径对碳纤维增强聚合物复合材料布约束型钢混凝土矩形短柱轴压性能的影响

发布时间：2021-03-23 15:07

　　为研究圆角半径对碳纤维增强聚合物（Carbon fiber reinforced polymer, CFRP）复合材料约束型钢混凝土矩形短柱轴压性能的影响,对1个对比构件和5个不同圆角半径的约束构件进行静力轴压试验。试验结果表明:随圆角半径增大,柱外围的CFRP复合材料布环向应变更高且分布趋于均匀;约束柱的峰值荷载和延性也随之增大,荷载-变形曲线在峰值荷载后由平缓的下降段逐渐向上升段转化。通过建立三维有限元模型进行数值分析,可见随圆角半径增大,构件横截面上混凝土有效约束区面积增大,混凝土压应力分布趋于均匀;型钢包围的核心区混凝土应力则显著增大。随后对截面的混凝土约束区域进行了划分,设定型钢包围部分为高强约束区,最后基于叠加法建立了约束组合短柱的轴压承载力计算公式。计算显示增大圆角半径降低了组合柱的横截面积,但却显著提高了约束后柱的轴压承载力。 

【文章来源】：复合材料学报. 2020,37(04)北大核心EICSCD

【文章页数】：11 页

【部分图文】：

CFRP复合材料约束型钢混凝土柱试件尺寸

表4 钢材的力学性能Table 4 Mechanical properties of steel Material Yield strength/MPa Ultimate strength/MPa Elastic modulus/105 MPa Longitudinal rebar 465 608 2.0 I steel 227 308 1.7 Stirrup 210 — 2.11.2 材料性能

试验在安徽省土木工程结构与材料重点试验室的5 000 kN长柱压力机上进行, 加载装置如图3所示。主要测量内容为柱的轴向承载力及变形, 柱中部混凝土、 型钢和纵筋的轴向压应变, CFRP复合材料布的环向拉应变值。其中位移计和混凝土应变片布置见图4。试验起初采用力控制加载方式, 加载速率为1 kN/s, 逐级单调加载, 并在每级荷载保持稳定时采集各测点数据。荷载步长初始为150 kN, 开裂后荷载步长为100 kN; 接近峰值荷载时改为位移控制, 直至构件破坏。图4 试验柱测点布置

【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强聚合物基复合材料加固锈蚀钢筋混凝土圆柱轴心受压性能[J]. 于爱民,李趁趁,高丹盈.  复合材料学报. 2018(05)
[2]多点锚固预应力CFRP带加固T梁的有限元分析[J]. 陈小英,卓静,李唐宁,陈明政,朱浪涛.  重庆大学学报. 2017(01)
[3]ABAQUS混凝土应力-应变关系选择[J]. 方自虎,周海俊,赖少颖,谢强.  建筑结构. 2013(S2)
[4]倒角半径对FRP加固混凝土柱力学性能影响的试验研究[J]. 李晓霞.  玻璃钢/复合材料. 2012(04)
[5]钢筋混凝土柱轴心受压性能尺寸效应的大比尺试验研究[J]. 杜修力,符佳,张建伟.  土木工程学报. 2010(S2)
[6]GFRP管钢骨高强混凝土组合柱轴心受压试验研究[J]. 王连广,秦国鹏,周乐.  工程力学. 2009(09)
[7]BFRP约束素混凝土圆柱强度及尺寸效应的试验研究[J]. 宋功河,张海昆.  玻璃钢/复合材料. 2009(04)
[8]玄武岩纤维布约束混凝土方柱的尺寸效应研究[J]. 童谷生,刘永胜,吴秋兰.  混凝土. 2009(03)
[9]高含钢率SRC柱轴压承载性能研究[J]. 胡敬礼,陈以一,赵宪忠,汪大绥,姜文伟,包联进.  建筑结构学报. 2008(03)
[10]纤维约束混凝土轴心受压方柱应力分布的有限元分析[J]. 易伟建,李鹏.  工业建筑. 2008(03)



本文编号：3096005