【摘 要】
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在地震荷载作用下的钢筋混凝土结构构件中,钢筋可能承受较大的反复拉伸和压缩应变,若对钢筋的约束不够,在受损混凝土的挤压下会导致钢筋出现大的侧向变形,即钢筋的屈曲。钢筋混凝土柱中纵向钢筋的屈曲也会导致受压时钢筋承载力的迅速损失,这对柱的抗震性能,包括延性、耗能能力和刚度退化进程有着重要影响。为了防止钢筋混凝土柱中的纵向钢筋过早屈曲,人们提出钢套管、纤维套管约束钢筋,其内部填充高强混凝土或砂浆以延缓或防
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目（51978596）；
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在地震荷载作用下的钢筋混凝土结构构件中,钢筋可能承受较大的反复拉伸和压缩应变,若对钢筋的约束不够,在受损混凝土的挤压下会导致钢筋出现大的侧向变形,即钢筋的屈曲。钢筋混凝土柱中纵向钢筋的屈曲也会导致受压时钢筋承载力的迅速损失,这对柱的抗震性能,包括延性、耗能能力和刚度退化进程有着重要影响。为了防止钢筋混凝土柱中的纵向钢筋过早屈曲,人们提出钢套管、纤维套管约束钢筋,其内部填充高强混凝土或砂浆以延缓或防止屈曲。FRP约束混凝土包芯筋是由钢筋、高强混凝土或砂浆、纤维复合材料组合而成的一种组合构件,简称FCCC-R。本文使用单向玻璃纤维布结合环氧树脂胶缠绕砂浆及核心钢筋,利用纤维布缠绕的多样性研究其缠绕角度、缠绕层数以及试件长细比三种因素对FCCC-R试件的屈曲及滞回性能的影响。主要工作和成果如下:（1）通过试验研究FCCC-R试件的屈曲性能。研究表明:FCCC-R试件相比于纯钢筋试件,受压荷载-位移曲线呈现明显的二次上升段。改变复合材料的缠绕角度、缠绕层数以及试件长细比对FCCC-R试件荷载-位移曲线第一线性阶段影响较小、对第二上升阶段影响较大。当试件内层复合材料缠绕角度为90°时其屈曲性能提高最为明显,FCCC-R试件的荷载-位移曲线的第二上升阶段的长度及峰值荷载与复合材料缠绕层数呈正比关系,与试件长细比（L/d）呈反比关系。（2）通过试验研究FCCC-R试件的滞回性能。研究表明:FCCC-R试件相比于纯钢筋试件,往复荷载作用下主要分为两阶段,分别为试件屈曲破坏前阶段（增强段）与试件屈曲破坏后阶段。当FCCC-R试件未发生屈曲破坏时,FCCC-R试件相比于纯钢筋试件主要为受压性能的提高从而增强了滞回性能。当FCCC-R试件发生屈曲破坏后,由于复材的破坏,在之后加载过程中FCCC-R试件与纯钢筋滞回性能相似。通过对FCCC-R试件往复荷载作用,当试件内层复材采用0°缠绕时,其试件相比于钢筋仅受压性能得到提高,受拉性能无改变。当试件内层复材采用90°缠绕时,其试件相比于钢筋在受拉与受压性能均得到提高;随着FRP铺层厚度的增加,FCCC-R试件的滞回性能增强阶段提高越多;随着试件长细比（L/d）的增大,FCCC-R试件的滞回性能增强阶段衰减越快。（3）基于ABAQUS对FCCC-R试件压曲性能进行有限元数值模拟。通过有限元软件ABAQUS对FCCC-R试件轴压进行模拟,结果表明利用有限元软件可以较准确的模拟出试件的荷载-位移关系以及纤维的破坏现象,利用试验验证了有限元模拟得合理性。通过ABAQUS模拟进行了FRP内层铺层角度以及初始缺陷大小对试件轴压影响的扩展,且通过有限元模拟得到了两种FRP内层铺层角度下的FCCC-R试件关于FRP约束厚度与试件长细比L/d的设计曲线方程。
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