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鋼筋混凝土柱加固機理分析

2020-07-21 15:01:57深圳市穩建建筑加固技術有限公司

在實際加固工程中,因設計失誤、施工不當或使用功能改變等,造成的結構或構件不能滿足現行規范規定的正常設計使用要求,要使其結在實際加固工程中,因設計失誤、施工不當或使用功能改變等,造成的結構或構件不能滿足現行規范規定的正常設計使用要求,要使其結構或構件能夠繼續安全、正常的使用,則必須采取一定的措施進行補強修復。

  在實際加固工程中,因設計失誤、施工不當或使用功能改變等,造成的結構或構件不能滿足現行規范規定的正常設計使用要求,要使其結在實際加固工程中,因設計失誤、施工不當或使用功能改變等,造成的結構或構件不能滿足現行規范規定的正常設計使用要求,要使其結構或構件能夠繼續安全、正常的使用,則必須采取一定的措施進行補強修復。


  碳纖維CFRP加固鋼筋混凝土柱的試驗研究相對較少,但試驗研究結果表明碳纖維CFRP加固鋼筋混凝土柱具有施工簡單、抗腐蝕能力強、約束效果好、基本不需要維修保養等特點,下面就該加固技術進行簡要介紹。


  鋼筋混凝土柱CFRP加固機理分析
  1、碳纖維CFRP材料采集者退散

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


  2、鋼筋混凝土柱CFRP加固原理

  鋼筋混凝土柱在承受軸向壓力時,構件是由于受到極限值非常小的橫向擴張引起的,如能在構件四周創造橫向約束,以阻止受壓構件的這種橫向擴張,從而提高構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增強帶之間產生約束作用,(它們之間的相互作用力稱為界面約束應力)受橫向界面約束應力的作用,塑性區的核心混凝土處于三向應力狀態,與單向受力狀態相比,混凝土的極限壓應變和承載力會提高,在柱彎曲承載力沒有明顯下降的情況下,并不考慮失穩的影響,加固后鋼筋混凝土柱具有較大的延性變形與耗能能力。


  3、鋼筋混凝土柱在CFRP包裹作用下的應力分布情況

  1)、由于CFRP對鋼筋混凝土柱的橫向約束后使CFRP形成軸向拉伸應力,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度相對圓柱而言大大降低,主要由于側向約束應力不均勻。矩形柱邊中央側向約束弱,拐角處側向應力集中約束較大,柱邊只有在發生側向塑性變形時CFRP對鋼筋混凝土柱的橫向約束應力才能極速增長。


  2)、由于CFRP對鋼筋混凝土柱的約束為界面約束,只有當混凝土向外橫向擴張時(產生塑性變形)CFRP方能對混凝土產生約束應力,因此柱環向外包CFRP在承受荷載時表現出兩階段的受力過程:第一階段,混凝土軸向壓應力較小,橫向變形較小,CFRP受力較??;第二階段,隨著荷載的增加,柱混凝土變形增大,CFRP環向應力顯著增長,環向約束力迅速增加,直到當CFRP達到其極限拉伸應變時發生斷裂。


  3)、約束混凝土與無約束混凝土應力—應變關系。

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