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碳纤维材料加固技术是一种新兴的加固技术,其优越的性能受到越来越多的关注。碳纤维布的特点包括可变形能力强、抗拉强度高、自重轻、抗腐蚀、耐久性好、耐疲劳、耐高温、热膨胀系数小等。从上世纪八十年代以来的碳纤维加固研究中,多集中在轴压圆形柱,而实际工程中的混凝土柱多是矩形且承受偏心荷载,同时普通碳纤维布加固时碳纤维布提供的是被动约束,无法充分发挥其高强度的特点,因此近年来一些专家学者提出预应力碳纤维布的加固方法,提高材料使用效率。本文结合工程实际,同时考虑了混凝土柱的二次受力问题。综合以上问题,本文研究的主要内容如下:(1)在已有碳纤维布普通加固混凝土圆形柱的基础上,通过截面形状系数、拐角削弱系数、共同工作系数等进行折减,推导出预应力碳纤维布加固矩形混凝土偏压柱的环向约束应力计算公式。(2)在已有计算模型基础上,通过引入折减系数推导出二次受力下预应力碳纤维布加固矩形混凝土偏压柱的极限压应变、极限压应力和应力-应变模型表达式。(3)结合本文研究的预应力碳纤维布和偏心受压柱的特点,推导出加固后混凝土偏压柱的正截面承载力计算公式。(4)在前述理论推导的基础上,对比分析混凝土强度等级、长细比、初始偏心距等对一次受力、二次受力下预应力碳纤维布加固矩形混凝土偏压柱力学性能的影响。结果表明,二次受力下偏压柱的各力学性能均略小于一次受力,环向加固对小偏心受压柱承载力的提高效果更加显著。(5)利用有线元分析软件ABAQUS对一次受力、二次受力下预应力碳纤维布加固矩形混凝土偏压柱的受力全过程进行模拟。结果表明,预应力加固方式比普通加固时进一步提高了偏压柱抗压强度和承载能力,且预应力最大加载到20%较为适宜,两层碳纤维布加固比一层加固大幅提高了偏压柱的力学性能,但三层加固提高效果显著下降,说明一般加固中两层加固即可达到理想效果。