碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱的有限元分析

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碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)由于其高强高效、质量小、便于施工、耐久性好、耐疲劳等优点被广泛应用于建筑行业的修复和加固工程。目前国内外学者关于CFRP约束钢筋混凝土柱的研究多以轴压性能以及抗震性能为主,对CFRP加固钢筋混凝土柱在偏压作用下的力学性能研究较少。实际应用中,绝大部分柱都是承受偏心荷载,构件截面承受轴向压力和弯矩的综合作用,因此研究CFRP约束钢筋混凝土偏压柱的加固效果具有更高的工程应用价值。本文主要开展了以下研究工作:应用ANSYS有限元软件分析了21根采用不同加固方案的钢筋混凝土偏压柱,讨论了碳纤维布不同粘贴方式对大小偏压试件承载力和变形性能的提升效果,具体研究分析了横向全包、条带间距、条带宽度、层数、柱中是否强化加固和纵向贴纤维布结合横向条带纤维布等因素对加固效果的影响。比对分析了不同加固方案试件的荷载-柱中挠度曲线、极限承载力、裂缝分布图、混凝土应力云图、碳纤维布应力云图以及碳纤维布荷载-应变曲线等特征。结果表明,横向粘贴碳纤维布大幅度提升了小偏压试件的承载力和延性,对大偏压试件承载力的提高不明显,柱中加固碳纤维布条带的强化加固试件比均匀CFRP条带宽度试件对核心区混凝土的约束效果更好,承载力和延性有进一步提升;纵向粘贴CFRP对大偏压试件的承载力提升明显,但会导致试件破坏时趋于脆性;纵向贴CFRP结合横向粘贴CFRP条带的大偏压试件加固效果最好,试件承载力提高的同时,延性也有一定改善。
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