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近二十年来,FRP(Fiber Reinforced Plastics)由于高强高效、耐久性好、施工简便以及适用性广等优势而在土木工程中广泛应用。但单-FRP变形能力不足,所加固结构的延性差制约了FRP的广泛应用。层内混杂FRP(IHFRP)是解决该问题的有效途径,IHFRP能够充分发挥不同纤维的优势,扬长避短,优化FRP的综合力学性能。
首先总结了国内外典型的FRP约束混凝土柱应力-应变模型,并结合试验数据对典型模型进行了比较分析。本文在归纳总结现有研究的基础上,对IHFRP约束混凝土圆柱体和方形柱体进行了轴心受压的试验和理论研究。并对IHFRP约束混凝土柱体的力学性能及应力-应变模型进行了研究和分析。
本文采用碳-玻璃层内混杂纤维布、芳纶纤维-聚脂纤维-尼龙纤维层内混杂纤维布约束混凝土圆柱体和方形柱体,通过轴压力学性能的试验研究,重点分析了IHFRP约束混凝土柱体的破坏形态、承载力、变形性能、应力-应变全曲线特征及混杂纤维的优化匹配关系。
本文采用新型聚乙烯纤维增强复合材(PEFRP)加固混凝土柱体,试验研究了其约束混凝土柱的力学性能,研究表明聚乙烯纤维布与树脂基体粘结良好,具有良好的延性性能,是新型的FRP材料。
本文基于试验数据,采用回归分析的方法建立IHFRP约束混凝土柱体的强度模型和应力-应变设计模型。通过与现有模型的比较,回归模型与试验数据吻合良好,可供工程设计人员实际应用时参考。
在IHFRP约束方柱的试验研究基础上,对截面形状、约束强度和刚度、未约束混凝土强度、拐角应力集中等影响参数进行了分析。FRP约束时存在强弱之分,并根据两种不同的约束情况分别提出新的两段线-抛物线、直线简化应力-应变曲线计算模型。该模型考虑上述影响参数,并与相关试验数据进行比较分析,结果表明简化的计算模型与试验数据吻合较好,其结构形式简单,参数取值较为方便。