纤维布约束混凝土长期荷载效应的理论分析与试验研究

实际工程中有待加固的混凝土柱总是具有一定初始压应力，且在加固前后存在一定时间的加载期，这就使得外包纤维存在一定的应变滞后和应力松弛，其程度随着初始压应力以及加载时间的延长而增大。为明确纤维布约束混凝土考虑长期荷载效应带来的不利影响，就圆形、矩形截面混凝土柱，在不同初始压应力下外包纤维布且引入长期加载机制进行试验研究，定量分析外包纤维布约束混凝土考虑长期荷载效应的有效拉应变时变因子，以及相关力学性能参数，建立混凝土考虑长期荷载效应影响因素后，在不同初始压应力下外包纤维布约束的本构关系模型，并提出应力-应变曲线中控制点的应力、应变计算模型。

本项目以实际工程中被加固的钢筋混凝土柱存在不同初始压应力为研究背景，综合考虑不同负载水平和长期荷载作用下的徐变效应，对FRP约束混凝土的受压力学性能进行了研究。首先，在三种不同加载历程下，对圆形截面试件进行了长期负载的轴压试验研究。试验结果表明：长期荷载作用下，FRP包裹后的构件比未包裹的长期变形小，随负载水平的提高，构件的长期变形增大；长期荷载作用下，构件的长期变形主要发生在前面2个月；在长期负载后，构件的曲线特征并未发生改变；负载水平较低时，长期荷载的作用不明显，对峰值点应力、应变的影响不大；而负载水平较高时，长期荷载的作用才凸显出来，对峰值点应力、应变有削弱的趋势；当负载水平很高时，长期荷载导致了负载构件的承载力降低，变形增大。然后，根据长期负载试验结果，对目前混凝土和FRP常用的几种徐变计算模型进行了分析和比较，并从中选择了合适的模型作为建立本文模型的基础，并根据试验数据，对选择的混凝土和FRP徐变计算模型进行了修正。最后，针对三种不同加载模式的FRP约束混凝土，分别建立了长期变形计算模型和应力－应变全过程曲线，并编制了长期负载下FRP约束混凝土变形计算程序，研究结果表明该模型的计算精度均能满足工程实用的要求。项目的研究成果将为我国相应技术标准的编制和既有建筑加固设计提供试验数据和理论依据。