鋼筋混凝土柱加固機(jī)理分析

鋼筋混凝土柱CFRP加固機(jī)理分析　　1、碳纖維CFRP材料采集者退散　　2、鋼筋混凝土柱CFRP加固原理　　3、鋼筋混凝土柱在CFRP包裹作用下的應(yīng)力分布情況　　3)、約束混凝土與無(wú)約束混凝土應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。

在實(shí)際加固工程中，因設(shè)計(jì)失誤、施工不當(dāng)或使用功能改變等，造成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不能滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的正常設(shè)計(jì)使用要求，要使其結(jié)在實(shí)際加固工程中，因設(shè)計(jì)失誤、施工不當(dāng)或使用功能改變等，造成的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件不能滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的正常設(shè)計(jì)使用要求，要使其結(jié)構(gòu)或構(gòu)件能夠繼續(xù)安全、正常的使用，則必須采取一定的措施進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)。

　　碳纖維CFRP加固鋼筋混凝土柱的試驗(yàn)研究相對(duì)較少，但試驗(yàn)研究結(jié)果表明碳纖維CFRP加固鋼筋混凝土柱具有施工簡(jiǎn)單、抗腐蝕能力強(qiáng)、約束效果好、基本不需要維修保養(yǎng)等特點(diǎn)，下面就該加固技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

　　碳纖維CFRP一般是直徑為5μm～20μm的連續(xù)纖維，基材由樹(shù)脂和固化劑組成，用樹(shù)脂(內(nèi)加固化劑)浸潤(rùn)碳纖維，待樹(shù)脂固化后便形成了碳纖維增強(qiáng)塑料(簡(jiǎn)稱CFRP)。其特性：密度小，為普通鋼材的1/6；強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度約為普通鋼筋的4～6倍;抗腐蝕性能好，強(qiáng)度不受酸堿腐蝕介質(zhì)的影響；非磁性，不影響電磁信號(hào)的傳播；抗疲勞性能優(yōu)良，疲勞壽命普遍高于鋼材;溫變系數(shù)和混凝土相當(dāng)；彈性模量和鋼材相近，極限延伸率1%。

　　鋼筋混凝土柱在承受軸向壓力時(shí)，構(gòu)件是由于受到極限值非常小的橫向擴(kuò)張引起的，如能在構(gòu)件四周創(chuàng)造橫向約束，以阻止受壓構(gòu)件的這種橫向擴(kuò)張，從而提高構(gòu)件抗壓承載力和變形能力。

　　碳纖維CFRP加固鋼筋混凝土柱就是在柱混凝土和CFRP增強(qiáng)帶之間產(chǎn)生約束作用，(它們之間的相互作用力稱為界面約束應(yīng)力)受橫向界面約束應(yīng)力的作用，塑性區(qū)的核心混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài)，與單向受力狀態(tài)相比，混凝土的極限壓應(yīng)變和承載力會(huì)提高，在柱彎曲承載力沒(méi)有明顯下降的情況下，并不考慮失穩(wěn)的影響，加固后鋼筋混凝土柱具有較大的延性變形與耗能能力。

　　1)、由于CFRP對(duì)鋼筋混凝土柱的橫向約束后使CFRP形成軸向拉伸應(yīng)力，而CFRP的抗彎能力極弱(一般不考慮)，矩形柱在CFRP包裹約束下其最終極限軸向抗壓強(qiáng)度相對(duì)圓柱而言大大降低，主要由于側(cè)向約束應(yīng)力不均勻。矩形柱邊中央側(cè)向約束弱，拐角處側(cè)向應(yīng)力集中約束較大，柱邊只有在發(fā)生側(cè)向塑性變形時(shí)CFRP對(duì)鋼筋混凝土柱的橫向約束應(yīng)力才能極速增長(zhǎng)。

　　2)、由于CFRP對(duì)鋼筋混凝土柱的約束為界面約束，只有當(dāng)混凝土向外橫向擴(kuò)張時(shí)(產(chǎn)生塑性變形)CFRP方能對(duì)混凝土產(chǎn)生約束應(yīng)力，因此柱環(huán)向外包CFRP在承受荷載時(shí)表現(xiàn)出兩階段的受力過(guò)程：第一階段，混凝土軸向壓應(yīng)力較小，橫向變形較小，CFRP受力較小；第二階段，隨著荷載的增加，柱混凝土變形增大，CFRP環(huán)向應(yīng)力顯著增長(zhǎng)，環(huán)向約束力迅速增加，直到當(dāng)CFRP達(dá)到其極限拉伸應(yīng)變時(shí)發(fā)生斷裂。