摘要碳纤维布( c F R P ) 加固混凝土结构是近年来发展很快的一种新型加固方式，这秘麓露方式爨萁凌雾懿耱凝毪巍、方便瓷蕤匏麓王方式、藏好戆翔霭羧聚褥越来越受到建筑和结构师的青睐。本文强大量查阅豳内外文献的熬础上，归纳说明了碳纤维：I 渖料加固修补濑凝土结构的主要技术特燃，同时扼要介缓了其在国内外的发震鹜祭秘工程应弼及磅究瑷获，程魏基疆土分辑了碳纾维翔霾镶壤孛亟鬻辑究问题。本文制作了6 根不同碳纤维稚瓴裹层数和不同轴压比的挺，利用先进的M T s燕载设镰，对荬进莲亍了永平惫焉技复穗载俸焉下鹃试验，运遗释参照程鹳瓣魄，分析了不同层数和不同轴压比这两个参数对柱的极限承载力、极限变形、滞网耗能性能和强U 度退化的影响，得出了不同参数下的胬絮曲线和备参数对延性的影喻蔑律。在此基础上，利阁现行的大型肖限元软件A N s Y s 对碳纤维包裹钢筋溜凝土柱的低周反复荷载试验进行了模拟，提出了分析同类问题的成熟的有限元缀法。奁魏基綦i 上，本文进纷了交参数载裔限元诗算，辩试验数据避行了补充。斑蠲更加丰富的数据，进一疹提出了延性的计算方法。【关镶弱】碳绎维蠢，翔强，延毪，镄筋漏凝，桎A b s l 琢c lu s i l l gc a r b o nf i b e rr e i n f o r c e dp l a s t i c ( c F I t P ) t os t r c n 舒h e nc o n c r c t em e m b e r si sb e c o m 讯g 疆ni n c r e a s i n 啦yp o p u l a r 谨o f i tt e c h l 畦q 娃ei nr e c e n t 弦a r s 。T h ce x l l e n tm a | c 矗矗王p f o 弦r t i e s ，e a $ n c s so fc o n s 掰e i o na 薹l ds o u n ds 瑶n 罟砖e n i n ge c lo fC H 潆i n c r e a s i n 斟yw i nt h ef a v o Io ft h e 甜c h i t e c t u I e sa I c i v i le n 西n e e f s 1 n 蠊i st l l e s i s ，s i x 嘲l l 哪sw 嫩曲w e r cw 糟p 辨dw i 睡出纸黼觳童l a y e f sC 敞Pa 珏dl 髓d e dw i 镪蠡嚣e r 强tA x i a 重c 嘲翠e 躐蝴越i o sw e 摊m a d e B y h ea d v 粕c e d 醒燃l O a de q u i p m e n t ，t h ec 0 1 u m l l sa r et e s t e du n d c rc y d i cl o a 出T 1 1 et w op 舡a m e t e r s ，t I l en 衄| b e fo c F R Pl a y e f sa n da x i 啦m p f e s s i o nr 皱l O ，删c hh a v eg f li 趱硅e n 雌 kc o l u 粥n t su 撤m a | e 硒n gc a p a c 主t y ，u l l i m a | cd e f o 】髓a | j O n ，h y s t e f e s i s 曲a 糟c t e r i s t i ca n di n t e n s 炯a l l ds t i 蜘e s sd e g e r a t i o w e r ea n a l y z e dm r o u 曲c o n t r a s t i n gt h en o e m b r a c e d 濑Pe o l 砒n na n do 氆e f 巍v ec o l u m n s 骶l u s ，s o m en l l e s 如f 氆es k e l e 鼢lc 棚x e 鞠dd u c t i l i t yw h i c hw e f ei l n e n 秘db y 强e s cp a 糟m e e r sw e a b s t a i n e d B a s e dO na b o V e ，am o 出de x p e r i m e n ti l l u s t r a t i n gt h ew h O l ep r o c c d u r ew a sp e f f o 玎n 穗b yt h ef i n 洳e l e m e n ts o 脚越eA N S Y S 骶l 强，af j n i t ee l 嘲e n | m o 壤O 娃穗a 耋s o l v e s 魄es 纽迸a rp r o b l e m sw a sm a t w c da sa 麟u l t ，w 撕c hw a sa p p l i e df 矗协e 瓤t ce l e m e n ta n a l y z i n gw i t l lV 蚵a b l ep a r a m e t e r s 如dp e 肌c t i n gt h ee x p e r i m e n td a t a 弧u sa m p l ed a 耄aw 箍a v a i l a b l ea th a n dw 艇c hw e f cs u p p O 姓。dw a y s 幻龆l c u l 越e 瞧ed H 珙i l 矗yo f t l l e n c f e t es 锄p l e s K e y w o 堪：( 善R PS h e e t s ，S 拄c n 垂h e n ，D n c t 勰甄R e i 矬f o 瓣莲Q m e 托t e ，C b l u 氆n s珏，北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明y8 7 3 S 1 3本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：磷汲问日期：碥i 年工月。5 日北京建筑工楗学院硕二b 举位论文蕻晓萌第一章绪论1 1概述改革开放以来，我国的建筑业有了飞速的发麓。随着入们对建筑物的安全性、遂用性和瓣久性要求的不叛提高，越来越多的毅型结构也发展起来。但是，大量新嬲建筑结构的出现，使得一些新的问题也随之出现。例如：现代建筑由于楼层弱设计麓载豹蚕叛罐臻，缝建要求握絮续撼孛的底层柱挺镞更大的承载力。这耱要求使得柱截面越做越大，但由于层高的限制，柱的设计长度不可能任意加大，这样裁会簌结构串爨瑰大豢赘跨魄小于2 酌短茬。短桂延魏狠差，瓣发生脆桎静剪切破坏，尤其在地震中，短柱往往会成为结构的薄弱环节。因此抗震设计中要求冀争短柱避行局懿勰嗣，戳使其满足规定的延往襄求。在新建结构不断增加的同时，对现有绻构的维护和补强加固也引起了工程界的广泛重视。我国猩建国后建设的大量建筑物有的融经接：i 琏5 0 年的设计基准期，出予多年蛉使用，镪簸混凝绩梅会由予侵蚀牲奔矮的瘸镟、钢簸锈蚀等出褒瓣久性问题；有时因为改建或扩建的原因，要求结构构件具脊更高的承载力；或者| j j l 予遮震像用夔影瞧，缝构擒终密疆了是都攘嚣等凝象。褒这些媾猛下，为了节省人力物力，就必须对有关的结构构件进彳亍加固补强，使其仍能满足安全性、适掰健和覆季久性兹要求。丽越，我莺楚一个娥震多发强家，蟪震活动频繁，建筑物的抗震加固技术也是我国工程抗震领域研究的一个重点。由诧可觅，建筑物的补强加固技术是非常重要豹。对就项技术的研究舆有重要的理论期实践意义。1 1 。l 瑰鸯骢热露方法o ”制目前，工程上对钢筋混凝土柱补强加固的方法主要有：l 、藜镶翔霾粘钢加I 司是在混凝土构件表面用特制的建筑结构胶粘结钢板，以提高结构承载力和变形能力静一种热潮方法，箕优点怒简单、快速，施工时对嫩产和生活影响较小。北京建筑_ T 程学院颂I ：攀位论文藜晓萌2 、预应力加周颈应力热阖楚运过颈液力钢筋对梅臀麓热预成力，来承担粱、殛架和穗掰承受的部分荷载。卸荷、加固和改变结构受力三者和而为一，承载力、抗裂性及刚度珂同时褥以提高。适用于大跨络构及大塑结构。3 、玻璃钢加凝玻璃钢是一种复合材料，它具有与混凝土的线膨胀系数相近、比强度商、优良豹电磁缘缘蛙等特点。霹逶过在试俘表纛旗赌玻璃钢来璞强钢麓滋凝_ 穆转载承裁力，并改善其变形性熊。4 、喷麓淫凝童按本喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将定比例配合的摔食辩通过管道输送并戬帮速喷射割受喷褥上凝结硬讫而成的一释混凝土。喷射混凝土不怒依赖振动来捣实混凝土，而是程赢速喷射时，豳水泥与集料的反复连续攮击而使混凝土孤密，同时又可采用较小的水灰比，因而它具有较高的力学性鼹翻良好的耐久性。特别怒与混凝、砖蠢、钢楗蠢缀裹瓣糙结强度，霹塔在缝合颓上传递拉应力和剪应力。5 、镶簸混凝终套热霾即在构件外侧增加混凝土层，加固层爨面再配一些钢筋，可同时增大构件的嚣浚、承载力帮交形能力，有辩邀加强连接豹可靠往。对上述的加固方法，国内外的很多科研机构都已经做了大量的工作，势且大都融应用予实际工程。然丽，这些加固方法都有一烂缺点。侧如都存在化学腐蚀闯越，而且缘牯钢加固和钢筋混凝钋套加固法，还具有会增加梅传自重、节点不易处理、施工困难等不足。而且，随着补强加固技术的不断发展，单纯讲求加固方法鸯效已经不姆是对熬筑豹热霾蛰强静难一椿准。在瓣建襞携滋雩亍热嚣蛰疆的同时，人们更加注重加固方法要省时、省力和加固后建筑物的美观及适用性。是鼗裁需要有一穗赣兴赘、辩接含激蔗熬黧强技本。随着碳绎维这静高科技率孝辩被威用于建筑业，碳纤维补强加固技术随之出现。1 1 。2 碳索纤维布的材料特性”1近年来F R P ( F i b e rR e i n f o r c e dP l a s t i c s 纤维增强塑料) 在土木工程中的北京建筑工程学院硕1 学位论文蔡晓萌应用一直是国外土木工程界研究开发的一个热点。F R P 的含义很广，它指近年来开发出来的各种高性能纤维材料，包括玻璃纤维、芳纶( A F R P ) 、碳素纤维。其中c F R P ( c a r b o nF i b e rR e i n f o r c e dP 1 a s t i c s 碳纤维增强塑料) 在土木工程领域应用较早、技术较成熟，也是用量最大的一种高性能纤维材料。碳纤维是一种经过碳化制成的无机纤维材料，其具有高耐腐蚀性、轻质、高强及高弹性等特点，系由聚丙烯腈( p o l y a c r y l o n i t r i l e P A N ) 、人造丝( r a y o n ) 、石油或煤沥青、酚醛( p h e n 0 1 i c ) 树脂等四种材料制成。由于各种材料的性质不同，其特点也略有差异。其中目前应用最广泛的是P A N 类的，都是由不完全的碳黑微结晶的聚集体所组成，其直径为7 册左右，约为头发直径的l 1 0 ，碳化程度越高其碳黑成长、定向程度就越高，弹性模量也越高。碳纤维作为一种新型非金属材料，它和它的复合材料现已被广泛用于各个领域。作为目前在土木工程领域内广泛使用的碳纤维产品是用碳纤维原丝制成的碳纤维布( S h e e t ) 、碳纤维板( C a r b o nF i b e rP l a t e ) 和碳纤维预应力筋( C a r b o nF i b e rP r e s t r e s sB a r ) 。这些碳纤维产品的共同特点是：( 1 ) 轴向抗拉强度高，纤维方向的抗拉强度约为普通碳素钢的十几倍；( 2 ) 密度小、重量轻，易于施工操作：( 3 ) 耐久性好，有良好的耐腐蚀及耐老化性能，不需采