TRECC加固损伤混凝土柱轴压力学性能试验及理论分析

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建筑结构长期使用后,受建筑材料老化和结构钢筋锈蚀等因素影响,出现不同程度的损坏,急需进行加固和修复。施加预应力、增大构件截面、型钢外包是加固混凝土柱的常见传统方法,有施工湿作业量大、加固效率低的缺点。纤维增强聚合物(Fiber reinforced polymer,FRP)具有施工简单易成型、质量轻、不易受腐蚀的优点,但粘贴FRP使用的环氧树脂在高温、高湿、紫外线和火灾下的力学性能易发生退化,对加固效果产生不利影响。为解决该问题,已有研究人员采用水泥基材料代替环氧树脂作为网格布的基体,提出了织物增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,TRC)复合加固方法,可充分发挥FRP材料的优越性能,同时减少FRP加固中环氧树脂的使用,但TRC约束混凝土的研究发现水泥基体的抗裂性能较差,将高延性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)运用到TRECC复合约束混凝土体系,纤维网格布可与ECC协同工作,由于ECC中纤维的桥接作用,可有望克服纤维网格布增强混凝土材料的抗裂问题。鉴于目前缺少TRECC复合约束有初始损伤混凝土柱试验,本文对TRECC复合加固柱的轴压性能开展了如下探索:(1)为获得力学性能良好的TRECC复合约束材料,对PVA-ECC材料的配合比、搅拌方法、试件浇筑和拉伸试件的加工进行了试验探究,进行直接拉伸试验和抗折抗压试验,并对碳纤维网格布进行了介绍,并对其拉伸性能进行测试,选择合适的纤维网格布类型和ECC配合比。(2)以素混凝土强度、损伤状态和FRP网格布层数为试验因素,通过轴压试验,对44个TRECC复合加固柱的轴压力学性能开展研究,并考虑了加固工况不同时,轴压力学性能的异同点。(3)收集整理相关试验数据,结合TRECC约束机理,将TRECC复合加固柱的强度和极限应变模型建立,为方便实际应用,针对不同网格布类型分别提出了相应的强度和极限应变模型,并提出了TRECC约束完好混凝土的单轴受压本构模型。(4)考虑混凝土试件的预加载损伤带来的影响,引入3种损伤评价指标、损伤演化参数与折减系数。在本文试验结果的分析基础上,将TRECC复合加固损伤柱轴压力学性能指标进行折减,提出考虑预加载损伤影响的TRECC复合加固损伤柱应力-应变曲线模型,模型具有较小的误差。
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