碳纤维布加固H型钢部分包裹混凝土柱试验研究与理论分析

• 作 者: 吴长清
• 出 处: 广西大学
• 发表日期: 2017年期
• 关键词: 碳纤维布 加固 部分包裹混凝土柱 有限元分析 极限承载力

碳纤维作为结构加固新型材料由于高强高效、良好耐久性和耐腐蚀性、重量轻、易于施工等优点在混凝土结构补强加固及维修中得到广泛应用。当前,国内外关于CFRP补强加固混凝土的系列研究主要以加固普通混凝土结构为主。近年来,型钢混凝土组合结构在高层超高层应用日益增多,同时也面临着型钢混凝土组合结构在钢材锈蚀、结构设计不合理、火灾、地震等因素损伤后修复加固问题。本文基于上述问题提出CFRP加固H型钢部分包裹混凝土柱,并对CFRP加固PEC柱加固效果进行了试验研究和理论分析研究。本文设计包括对比柱在内的12根H型钢部分包裹混凝土柱,并进行轴心受压、偏心受压静力加载试验研究,对比分析了加固试件与未对加固件、不同CFRP加固层数和不同偏心距对H型钢部分包裹混凝土柱承载力和变形能力的影响。试验结果表明:H型钢部分包裹混凝土柱经CFRP加固后,能在不同程度上提高其承载力,最大提高幅度可达18.5%,轴心受压柱的承载力提高幅度较偏心受压柱明显,破坏时变形发展更充分,延性更好。采用ANSYS有限元分析程非线性模拟了 CFRP加固的H型钢部分包裹混凝土柱受力性能,通过对比有限元模拟计算结果与试验结果得出两者吻合较好。在试验的基础上,对CFRP布加固的H型钢部分包裹混凝土柱进行理论分析,分析了 CFRP加固层数、偏心距与承载力之间关系,试验柱破坏模式,最后推导出了 H型钢部分包裹混凝土柱在轴心荷载和偏心荷载作用下的极限承载力计算公式。按照本文推导的计算公式计算的结果与实验值吻合较好。