FRP约束FRP筋增强混凝土柱轴压性能试验与分析.pdf

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

摘要

纤维增强复合材料（FiberReinforcesPolymer,FRP）因为不易腐蚀、抗

疲劳性强以及轻质高强等优点而被广泛研究，并逐步开始应用。其中，采用

FRP筋替代钢筋形成的FRP筋增强混凝土结构，可有效的解决普通钢筋混凝

土结构中钢筋的锈蚀问题。目前市面上常见的FRP筋为拉挤成型工艺生产，

而拉挤式FRP箍筋在应用时极易在搭接段发生粘结锚固破坏，这极大地降低

了FRP箍筋约束混凝土构件的性能。针对上述问题，本文以内部配置GFRP纵

筋和封闭式CFRP条带式箍筋，外部包裹GFRP布的FRP约束FRP筋增强混

凝土（FRP-confinedFRPrebarreinforcedconcrete,FCFRC）方柱作为研究对

象，通过单调及反复轴压试验，系统研究了FRP布和箍筋双重约束混凝土的

力学性能和破坏模式，建立约束混凝土应力-应变模型，从材料层面上为FRP

约束FRP筋增强混凝土结构的设计和有限元分析提供依据，为后续全FRP约

束混凝土结构的工程应用提供指导。本文的主要研究内容和结论如下：

(1)进行了内部配置封闭式CFRP箍筋和GFRP纵筋的FRP筋增强混凝土

（FRPrebarreinforcedconcrete,FRC）方柱的单调及反复受压试验，考察了箍

筋间距及加载方式对该类型方柱破坏模式及轴压性能的影响规律，验证了手糊

封闭式CFRP箍筋应用的可行性。

(2)在试验研究的基础上，提出了FRC方柱的峰值点和极限点应力、应变

计算公式，建立了FRC方柱的单调受压应力-应变模型；基于反复受压试验结

果，建立了FRC方柱的反复受压滞回准则，将单调受压应力-应变模型作为骨

架曲线，得到了FRC方柱反复受压应力-应变模型。

(3)进行了FCFRC方柱的反复受压试验，考察了箍筋间距及GFRP布包裹

层数对该类柱破坏模式及轴压性能的影响，验证了GFRP布和封闭式CFRP箍

筋双重约束混凝土构件的合理性。

(4)基于试验结果，提出了FCFRC方柱的峰值点和极限点应力及应变计算

公式，建立了FCFRC方柱的单调受压应力-应变模型；提出了FCFRC方柱的

反复受压滞回准则，将单调受压应力-应变模型作为骨架曲线，提出了FCFRC

方柱反复受压应力-应变模型。

关键词：FRP约束混凝土；封闭式CFRP箍筋；方柱；轴压性能；应力-应变

模型

I

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

Abstract

FiberReinforcesPolymer(FRP)hasbeenwidelystudiedandgradually

startedtobeappliedbecauseofitsadvantagesofcorrosionresistance,fatigue

resistanceandlightweightandhighstrength.Amongthem,theFRPreinforced

concretestructureformedbyusingFRPbarsinsteadofsteelbarscaneffectively

solvetheproblemofcorrosionofsteelbarsinordinaryreinforcedconcrete

structures.Atpresent,thecommonFRPrebarsonthemarketareproducedbythe

pultrusionmoldingprocess,