纤维布加固圆柱形混凝土力学性能尺寸效应研究

摘要

纤维增强复合材料或塑料（Fiber reinforced polymer or plastics，简称FRP)作为一种新型的补强修复材料，凭借其高强、轻质等优异材料属性，以及施工简便、不增加构件截面尺寸等诸多优点，已经在土木工程结构加固中开始得到大量的应用。本文在综述国内外加固方法的基础上，指出了现有加固方法存在的问题，总结了纤维加固的优点。试验与理论分析结合研究了纤维布约束圆柱形混凝土力学性能的尺寸效应。 本文对玄武岩纤维加固混凝土圆柱进行了试验研究和理论分析。参照有关规范自行设计和制作了27 个混凝土圆柱作为试验柱，其中9 个圆柱作为对比柱，另外18 个圆柱进行了玄武岩纤维加固。并进行相应的27 个混凝土圆形柱轴心受压试验，研究混凝土圆柱尺寸、玄武岩纤维布加固量对玄武岩纤维布约束混凝土单轴受压性能的影响，总结出适合纤维布约束混凝土圆柱单轴受压时的应力—应变关系模型。试验结果表明，与未加固柱相比，玄武岩纤维布加固后的混凝土圆柱极限承载力提高很多，加固效果明显。 尺寸效应是准脆性材料的固有特征。对Weibull 尺寸效应统计理论、Bazant 尺寸效应理论与Carpinteri 分形尺寸效应理论的研究现状进行了回顾、分析、比较和评论。本文探讨了混凝土尺寸效应的产生原因和试验方法。并将能量释放引起的尺寸效应理论与分形特性引起的尺寸效应理论进行比较，结合试验数据进行了分析。分析表明基于能量释放导出的Bazant 尺寸效应理论能较好的预测混凝土强度。 以不同尺寸混凝土圆柱外包玄武岩纤维轴心受压试验为基础，对玄武岩纤维加固圆形柱混凝土力学性能及其尺寸效应对加固效果的影响作了研究。本文重点研究了对加固效果产生较大影响的参数包括尺寸和碳纤维粘贴层数。 本文给出了混凝土圆柱强度尺寸效应的试验结果，在所测试的试件尺寸范围内，不同尺寸混凝土圆柱的抗压强度测试值都存在明显的尺寸效应。