CFRP增強(qiáng)方截面鋼管混凝土受彎性能研究

CFRP增強(qiáng)方截面鋼管混凝土受彎性能研究摘要本文研究了使用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）增強(qiáng)方截面鋼管混凝土梁的受彎性能。研究表明，CFRP對(duì)鋼管混凝土受彎梁的強(qiáng)度和剛度有顯著的提高作用。在縱向鋼筋拖曳能力下，CFRP的應(yīng)變值和最大應(yīng)力值比裸鋼管高8%和6%左右。此外，CFRP增強(qiáng)鋼管混凝土梁的兩個(gè)破壞模式分別為剪力破壞和撓曲破壞，且剪力破壞比撓曲破壞更為常見(jiàn)。最后，CFRP增強(qiáng)鋼管混凝土梁的分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)應(yīng)，表明所提出的受彎性能模型是可行的。關(guān)鍵詞：CFRP；方截面鋼管混凝土梁；受彎性能；破壞模式引言鋼管混凝土梁是一種結(jié)構(gòu)形式，其在混凝土和鋼管之間具有優(yōu)越的力學(xué)性能。很多學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在鋼管外壁或混凝土包覆層表面粘貼碳纖維片或布，可以提高鋼管混凝土梁的受彎強(qiáng)度和剛度。CFRP材料因其優(yōu)異的拉伸性能和耐腐蝕性，在土木工程中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，使用CFRP材料來(lái)增強(qiáng)方截面鋼管混凝土梁的受彎性能是一種有前途的研究方向。本文旨在研究使用CFRP增強(qiáng)方截面鋼管混凝土梁的受彎性能，并分析破壞模式，比較理論分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差異。實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法。使用的材料包括厚度為3mm的CFRP片、直徑為44.5mm的鋼管和65MPa的混凝土。CFRP片在鋼管外壁上黏貼以增強(qiáng)受彎梁。實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖1顯示了不同CFRP層數(shù)下的荷載-撓度曲線。隨著CFRP層數(shù)的增加，荷載-撓度曲線向上移動(dòng)，表明CFRP提高了受彎梁的強(qiáng)度和剛度，且強(qiáng)度和剛度提高得越多，所需要的CFRP層數(shù)就越少。圖2顯示了根據(jù)多層線性回歸統(tǒng)計(jì)得出的CFRP和鋼管的應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系。在縱向鋼筋拖曳能力下，CFRP的應(yīng)變值和最大應(yīng)力值比裸鋼管高8%和6%左右，這表明CFRP增強(qiáng)確實(shí)可以提高鋼管混凝土梁的強(qiáng)度。圖3顯示了不同CFRP增強(qiáng)層數(shù)下的破壞模式。可以看出，CFRP增強(qiáng)鋼管混凝土梁的兩個(gè)破壞模式分別為剪力破壞和撓曲破壞，且剪力破壞比撓曲破壞更為常見(jiàn)。分析討論由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，CFRP對(duì)方截面鋼管混凝土梁的強(qiáng)度和剛度有顯著的提高作用。這是由于CFRP在鋼管外壁上提供了增強(qiáng)層，使得鋼管混凝土梁在受彎時(shí)的承載能力得到了提高。此外，CFRP的防腐蝕性能也有利于延長(zhǎng)鋼管混凝土梁的使用壽命。然而，由圖3中可知，CFRP增強(qiáng)鋼管混凝土梁的破壞模式并非完全一致。這是因?yàn)椋袅蛷澗禺a(chǎn)生的位置差異導(dǎo)致了破壞模式的差異。而在實(shí)際工程中，鋼管混凝土梁的受彎荷載不僅受外部荷載的作用，還受到結(jié)構(gòu)本身的影響，因此該研究在一定程度上有局限性。結(jié)論本文研究了使用CFRP增強(qiáng)方截面鋼管混凝土梁的受彎性能。研究表明，CFRP對(duì)鋼管混凝土受彎梁的強(qiáng)度和剛度有顯著的提高作用。在縱向鋼筋拖曳能力下，CFRP的應(yīng)變值和最大應(yīng)力值比裸鋼管高8%和6%左右。此外，在CFRP增強(qiáng)鋼管混凝土梁中，剪力破壞比撓曲破壞更為常見(jiàn)。參考文獻(xiàn)[1]MohanR,BhargaviR,JayamaniJ,etal.ExperimentalStudyontheBehaviourofSteelTubewithCarbonFiberReinforcedPolymer[J].JournalofTheoreticalandAppliedMechanics,2009