碳纤维布约束混凝土圆柱轴压性能尺寸效应试验研究

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采用碳纤维布加固混凝土结构是目前结构加固工程常用的于段之一,对碳纤维布约束加固混凝土结构基本力学性能的研究已较为成熟。但已有的研究理论基本都是建立在单一尺寸的试件研究上,而混凝土构件是存在尺寸效应的,目前对于纤维布约束混凝土尺寸效应的深入研究较少。本文以C30和C60混凝土为基础,制作了12组24个高径比为2的混凝土圆柱试件,进行了不同强度、不同尺寸、不同纤维布层数的轴压性能试验,研究了碳纤维布约束混凝土圆柱的变形破坏过程和应力-应变曲线,分析了碳纤维布约束混凝土圆柱的尺寸效应,最后利用试验数据对Lam and Teng模型进行了考虑尺寸效应后的修正。试验研究发现,碳纤维布能有效提高混凝土圆柱体的极限抗压强度,在一定程度上提高了混凝土试件的延性,但其破坏仍存在一定的脆性;碳纤维布约束混凝土圆柱存在尺寸效应,其极限抗压强度和峰值应力应变随着尺寸的增加而减小;随着碳纤维布约束层数的增加,碳纤维约束混凝土的极限应力应变增大,但这些增长不是线性的,其增长幅度与碳纤维布层数、混凝土强度等级有关,碳纤维布层数越多混凝土强度等级越高,其平均每层的增长幅度越小。试验研究结果表明,碳纤维布约束φ200mm×400mm的C30混凝土圆柱试件的应力-应变曲线与Lam and Teng模型的应力-应变曲线吻合较好。通过对φ100mm×200mm和φ300mm×600mm试件的试验应力-应变曲线和相应Lam and Teng模型的应力一应变曲线的对比分析,发现Lam and Teng模型不能反映纤维布约束混凝土的尺寸效应。经分析得到,在纤维布侧向约束力的计算公式中引入尺寸效应修正系数K1可以较好地反映尺寸效应的影响,并提出了建议的修正公式;在此基础上,本文还对Lam and Teng模型的极限应力、应变进行了修正,提出了相应的修正公式,为碳纤维布约束混凝土在加固工程中的进一步研究和应用提供了参考。
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