GFRP约束RC柱轴心受压性能试验研究

摘要

随着大多数建筑物50年设计使用年限的到来，建筑设计规范中各项要求的提高以及设计施工中的质量问题，特别是在汶川大地震发生后大批的建筑物改造工程，经常会出现建筑物的底层柱子承载力不足问题。解决这种情况通常最为经济的办法便是加固补强。对于一般的多高层建筑而言，大多数底层柱子的受力基本上可以看作为轴心受压。本课题就玻璃纤维增强复合材料(GFRP)提高柱子轴心受压性能进行了试验研究及相关分析。
　　 GFRP是一种新型的结构材料。其具有强度高，延性好；抗冲击、耐腐蚀、线膨胀系数与混凝土接近、性价比高等多个特点。本文通过10根外包两层单向GFRP(SGFW430)的RC组合柱，以及混凝土对比柱在轴心荷载作用下的试验为基础，具体详细的分析柱子在GFRP竖向间距不同(0mm,50mm,100mm,150mm)的时候其极限承载能力、破坏形态、延性、截面刚度等方面的变化情况；RC组合柱破坏后再整包GFRP对极限承载力和破坏形态的影响；粘贴GFRP之前RC柱轴压比的有无对极限承载力和破坏形态的影响。通过试验可以直观的得到，GFRP片竖向间距为0mm(NJ-0)时，极限承载能力大约提高41.3％；GFRP片竖向间距为50mm(NJ-50)时，极限承载能力大约提高57.8％；GFRP片竖向间距为100mm(NJ-100)时，极限承载能力大约提高15.6％；GFRP片竖向间距为150mm(NJ-150)时，极限承载能力大约提高22.9％。粘贴GFRP的RC组合柱在竖向压坏后再粘贴GFRP加固(相当于整包4层)，加固后的组合柱NJ-0-B的极限承载能力相比NJ-0而言，基本没有提高；NJ-50-B与NJ-50相比，极限承载能力提14％；NJ-100-B与NJ-100相比，极限承载能力提高19％；NJ-150-B与NJ-150相比，极限承载能力提高27.6％；NJ-100-0.6-B与NJ-100-0.6相比，极限承载力提32.7％。在RC柱已有轴压比的情况下粘贴GFRP，通过试件NJ-100-0.6与NJ-100的对比，得出初始轴压比对于GFRP约束效应的发挥是不利的，会降低GFRP约束效应。通过整体试验现象，可以看出GFRP能有效改善混凝土柱的裂缝分布以及裂缝宽度。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1前言

1.2 FRP的发展

1.2.1国外的发展情况

1.2.2国内的发展情况

1.2.3 FRP在土木工程中的研究与应用

1.3主要的混凝土结构加固技术

1.4 FRP加固轴压柱

1.4.1.主要的加固方式

1.4.1.加固方式比较

1.5 GFRP加固技术的优越性

1.6 GFRP加固技术在重庆市的应用前景

1.7 GFRP加固RC柱研究现状

1.7.1国内研究现状

1.7.2国外研究现状

1.8本文的主要目的、意义与内容

1.8.1研究的目的和意义

1.8.2主要研究内容

2 GFRP的性能与加固工艺

2.1玻璃纤维的分类

2.1.1按含碱量分类

2.1.2按力学性能分类

2.2玻璃纤维的性能

2.2.1玻璃纤维的优越性

2.2.2玻璃纤维的应力应变关系

2.3粘接树脂

2.4 GFRP的加固工艺与规定

2.4.1 GFRP加固混凝土结构的一般工艺

2.4.2 GFRP加固的一般规定

3试验的设计与实施

3.1试验方案

3.1.1试验柱的分组与编号

3.1.2试验柱的截面尺寸和配筋

3.1.3试验柱的制作

3.2材料性能试验

3.2.1混凝土的强度

3.2.2钢筋的力学性能

3.2.3玻璃纤维材料的力学性能

3.3试验过程

3.3.1试验准备

3.3.2 GFRP粘贴和应变片布置

3.3.3加载装置及方式

3.3.4注意事项

4试验结果分析

4.1裂缝的开展及破坏过程

4.2试验现象总结

4.3第Ⅰ与Ⅱ组比较

4.3.1 RC柱极限承载力、极限应变

4.3.2 RC柱的截面刚度

4.3.3包裹RC柱的GFRP约束效应

4.3.4包裹GFRP的RC柱竖向延性

4.4第Ⅱ与Ⅲ组比较(无轴压比下再加固极限承载力)

4.5 Ⅱ、Ⅳ比较

4.5.1 GRFP应变滞后影响性分析

4.5.1再加固后极限承载力(有轴压比)

5 GFRP约束RC柱机理

5.1混凝土受压破坏规律

5.2 GFRP约束机理

5.2.1混凝土处于三向受压状态时的变形特点

5.2.2 GFRP约束受力分析

6结论与展望

6.1主要结论

6.2后续研究工作的展望

致 谢

参考文献

附录 作者在攻读学位期间发表的论文目录