高延性FRP加固RC矩形柱抗震性能

摘要

为了研究地震作用下高延性纤维增强复合材料(large-rupture-strain fiber reinforced polymer,LRS FRP)加固非延性钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)方柱的抗震性能,对7个FRP加固RC方柱进行了拟静力试验。试验试件包括1根对比柱,1根碳纤维(carbon FRP,CFRP)加固柱和5根高延性(LRS)FRP加固柱。通过分析不同试件的破坏形态、抗震性能参数、FRP应变,研究了FRP种类和加固层数对其破坏形态和抗震性能的影响。试验结果表明:在轴压荷载与水平往复荷载作用下,未加固柱的破坏形式为塑性铰区混凝土保护层发生剥落并被压碎,纵筋发生严重屈曲,而FRP加固柱均未产生混凝土的剥落,FRP布也未断裂,表明FRP加固改变了非延性柱的破坏形态;与未加固柱相比,FRP加固显著提高了RC柱的延性和耗能能力,但对其最大水平承载力的提高程度较小;FRP加固减小了纵筋和箍筋的应变,抑制了纵筋屈曲现象;相比于CFRP加固柱,LRS FRP的高延性优势在试验中并不明显,主要原因是本论文墩柱的轴压比较小和长细比较大,塑性铰区FRP约束混凝土的受压区面积较小。基于在OpenSees软件平台中二次开发的高延性FRP约束混凝土应力应变模型对试验结果进行模拟,模拟曲线与试验曲线较为吻合,验证了该模型在FRP加固墩柱抗震分析中的准确性和可靠性。