GFRP组合RC柱轴心受压的试验研究与分析

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随着50年设计基准期的到来;建筑设计规范中各项要求的提高;设计、施工中的质量问题以及为数众多的建筑物改造工程,经常会出现建筑物的底层柱子承载力不满足。解决这种情况通常最为经济的办法便是进行加固补强。对于一般的多、高层而言,大多数底层柱子的受力基本上可以近似看作为轴心受压。本课题是就玻璃纤维增强复合材料(GFRP)提高柱子轴心受压性能的试验研究和分析。 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;性能价格比高等多个特点。 本文通过8根外包单向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,具体详细地分析柱子在粘贴不同层数的高性能玻璃纤维和在不同的轴压比(0、0.8、1.1)下粘贴一层的高性能玻璃纤维后混凝土组合柱相对对比柱在极限承载能力、破坏形态、延性、截面刚度、应力差带来的约束损失等方面的变化情况。采用有限元分析软件定性地估计RC柱子的截面尺寸、形状以及混凝土强度等级对GFRP加固效果的影响。 通过试验我们可以直观地得到,粘贴一层GFRP的RC柱,其极限承载能力大约可以提高29~43%;粘贴两层可提高柱子的极限承载能力大约44~59%;粘贴三层在承载能力的提高上基本等同于粘贴两层的。在轴压比为0.8的时候,由于RC柱和GFRP之间存在的应力差,导致其极限承载能力的提高幅度下降至原来的70%,在轴压比为1.1的时候,其极限承载能力可以看作是没有提高。此外,GFRP还能有效地改善柱子裂缝的开展和分布,提高柱子的延性。得出柱子粘贴GFRP最经济的层数为两层以及不同层数GFRP下柱子的三种破坏形态。 最后提出GFRP组合RC柱设计承载能力的三种不同计算公式即箍筋比拟法、综合系数法、近似平衡法,以便能有效地应用到实际加固工程中去。通过本试验中的试验数据证明,这三种方法都是有效的。
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