[建筑]吴殿臣文献综述.doc

综述预应力FRP管混凝土受压构件受力性能分析FRP管混凝土柱是在预制FRP管中浇灌混凝土后而成为所谓的FRP约束混凝土柱。该类柱的特点是:利用FRP和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即FRP对混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂应力状态之下，从而使混凝土的强度得以提高,塑性和韧性性能大为改善。起到了很好的抗震效果。我国是一个地震多发的国家，建筑物的抗震设计显得尤为重要，FRP管混凝土柱以其自身的优点受到越来越多研究者的关注。目前，研究主要是对试件进行水平往复荷载作用下的拟静力试验，还未见对FRP约束混凝土柱拟动力试验的报道,受轴压比影响的研究还不够全面，提出的模型基本上是计算骨架曲线的，计算滞回曲线的模型尚未见报道，对水平往复荷载作用下FRP约束混凝土柱刚度的退化问题还有待于进一步研究。本文旨在通过模拟FRP管混凝土柱在低周反复荷载下的抗震性能，探讨其在地震作用下的强度、刚度和延性等力学性能指标的变化规律。对FRP管混凝土柱滞回性能的研究，具有很强的实用性和应用背景，FRP管混凝土柱的抗震设计提供依据。 Priestley1进行了圆形截面大尺寸的3个受弯和4个受剪柱的往复荷载试验。试验表明,采用FRP加固后的柱在往复荷载作用下均表现出良好的抗震性能。提高了构件的延性和抗剪能力。Nanni2进行了26个纯弯和压弯构件的往复荷载试验，结果表明，未加固构件的破坏形式均为斜向剪切破坏，而加固构件的破坏则表现为弯曲破坏。同时还发现圆形截面的构件加固对强度和延性的提高要优于方形截面构件，缠绕FRP的构件要优于预制FRP管的构件。Masukawa3采用试验的方法研究了采用不同FRP材料加固对钢筋混凝土柱滞回性能的影响，结果发现采用阿拉米德纤维加固的构件比采用碳纤维加固的构件在破坏时具有更好的延性。Yan4报道了4个相似比为0.5的FRP加固钢筋混凝土柱的滞回性能试验，得出的结论和Priestley1相类似，同时Yan4还详细报道了一个采用FRP进行抗震加固的工程实例。对FRP加固钢筋混凝土柱进行往复荷载试验的还有Saadatmanes 5、Saadatmanes6、Frangou7等,试验结果均表明了FRP加固能有效提高钢筋混凝土柱的抗震性能。与以上文献进行的等截面构件试验不同， Saiidi8在振动台上进行了3个相似比为0.3的喇叭形桥墩的抗震试验,试验达到了预期的结果，即FRP加固提高了构件的位移延性和抗剪承载力。该文献的试验结果还显示玻璃纤维和碳纤维两种FRP材料的加固效果基本一致。ISO9观察了不同加固形式(如仅加固柱、加固柱和部分墙及全部加固)和不同FRP加固量对带翼墙柱滞回性能的影响，结果除发现FRP加固可以提高构件的抗震性能外,还发现构件的抗剪能力随FRP用量的增加而线性增加，但有一界限值。Sheikh 等11-12对 8 个钢筋混凝土柱进行了滞回试验，试验结果表明：在正常配箍的情况下，经FRP 加固之后的混凝土柱承载力、延性以及耗能能力都得到了提高，最大位移延性系数可达 6；轴压比的增大致使混凝土柱延性降低，影响了 FRP 的加固效果。Shamim 等13对 FRP 加固柱的抗震性能进行了研究，研究表明：用 GFRP 和 CFRP 加固能很好地改善柱的抗震性能；对轴压比为 0.54 的试件，用 FRP加固后，耗能提高了约40倍，而对轴压比为 0.27 的试件，FRP 加固后耗能能力提高了约100倍。Chin-Tung Cheng 等14研究了 FRP 加固震损空心桥柱的动载性能。表明：震损试件在修复加固后，其混凝土强度得到了有效恢复，变形和抗震能力明显提高，试件本身剪切变形减小。Togay Ozbakkalogu 等15研究了 CFRP 永久模板对高强混凝土方形柱的抗震性能的影响。结果发现：用 FRP 永久模板约束方形柱，在倒角半径较好的情况下，能够提高高强混凝土柱的延性和强度。 范立础21制作了2个不同高度的FRP管约束钢筋混凝土模型柱，并制作了相应无约束的钢筋混凝土对比柱。试验结果表明：FRP约束钢筋混凝土柱与同等条件下的普通钢筋混凝土柱相比，可以在不提高抗弯刚度的同时，大大提高柱的延性，使位移延性系数达到8以上，构件表现为弯曲延性破坏。张柯22采用试验方法研究了碳纤维布加固对钢筋混凝土柱延性性能的改善，结果发现采用碳纤维加固混凝土柱,可以防止斜裂缝出现或限制斜裂缝开展，并显著提高柱的受剪承载力，实现强剪弱弯的抗震要求。同时，随着碳纤维加固量的增加，试件由延性较差的压剪脆性破坏逐渐转变为延性较好的正截面压弯破坏。张柯23在利用张柯22试验数据的基础上，还得出了碳纤维布加固钢筋混凝土柱的滞回耗能系数与目标延性系数的关系，并基于能量的概念,确定了目标延性系数的计算公式，从而可以利用该公式确定被加固柱的碳纤维用量。李忠献等24 对 CFRP 加固的钢筋混凝土短柱的抗震性能进行了试验研究。试验结果表明：CFRP 加固的钢筋混凝土短柱具有很好的延性，能有效提高钢筋混凝土短柱的抗震性能；先施加轴力后进行 CFRP 加固的加载顺序，会降低 CFRP 对柱的约束作用，一定程度上影响对柱的抗剪能力的提高。肖建庄等25人深入研究了混凝土柱在高轴压状态下的加固方式及其抗震性能，研究结果表明：处于高轴压状态下的混凝土柱经 FRP 加固后，试件由剪切破坏模式转变为弯曲破坏模式，滞回环变得更饱满，较大地提高耗能能力，抗震性能得到了很大增强。同时也发现试件在 FRP 加固前后刚度变化并不大，这有利于 FRP 在抗震加固中的应用。吴刚等26 进行了 11 根矩形钢筋混凝土柱在低周反复荷载作用下的试验研究。研究表明：CFRP 加固钢筋混凝土柱具有很好的抗震性能，最大位移延性系数达到了 4.05。卓卫东,范立础27提出应用于强震区桥梁结构体系中的GFRP管-混凝土组合桥墩的概念及其抗震设计，通过拟静力和地震模拟振动台模型试验,研究了这一新型组合桥墩的抗震性能。研究结果表明，GFRP管-混凝土组合桥墩具有较好的抗震性能，可以克服普通混凝土桥墩所具有的地震易损性的缺陷。李杰、薛元德和李文晓28对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。运用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对FRP管混凝土压弯构件进行了理论计算，研究了轴压比、长细比、FRP管径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、FRP管的纤维铺设角度对极限水平荷载和极限水平位移的影响。顾东升、魏洋等29-30通过 5 根 CFRP 加固钢筋混凝土短圆柱和 5 根 CFRP 加固钢筋混凝土短方柱在低周反复荷载作用下的试验，研究表明：CFRP 加固钢筋混凝土短柱可显著提高其抗震性能，随着加固量的增加，试件将从脆性的剪切破坏逐步过渡到延性很好的弯曲破坏，表现出良好的耗能性能；CFRP 加固用量对试件的抗震性能有着决定性的影响。吴刚等31通过对连续玄武岩纤维（以下简称 BFRP）与 CFRP 缠绕加固混凝土矩形柱的对比试验，指出 BFRP 丝束缠绕加固能够显著提高混凝土柱的抗剪承载力。吴刚，吴智深，罗云标，蒋剑彪32进行了FRP 网格加固钢筋混凝土圆柱在低周反复荷载作用下的试验。结果表明，FRP 网格约束后混凝土圆柱的强度和延性有明显提高, 约束后的应力应变关系曲线有无软化段主要与FRP 约束量有关，FRP 网格加固能明显提高钢筋混凝土结构的承载力和延性等抗震性能。吴刚，吕志涛，蒋剑彪33，通过11 根钢筋混凝土柱(其中6 根用碳纤维布加固) 在低周反复荷载作用下的试验研究,比较分析了用碳纤维(CFS) 加固前后混凝土柱的破坏形态、极限承载力、滞回曲线和延性系数等。结果表明,CFS 加固钢筋混凝土柱可以提高柱受剪承载力和延性，使其抗震性能得到显著改善；CFS 加固效果与柱的轴压比和配箍率、CFS 粘贴方式和层数等因素有关。陶忠，高献，于清34进行了FRP 约束圆钢筋混凝土柱滞回性能的理论分析，分析了含FRP 率、钢筋屈服强度、纵向配筋率、混凝土强度、轴压比和长细比等参数对FRP 约束圆钢筋混凝土压弯构件滞回关系骨架曲线的影响规律, 最后建议了简化的滞回模型。陈杰35对 11 根混凝土柱（对比柱 1 根、FRP 加固柱 10 根）进行了低周反复试验。试验结果表明：用 FRP 包裹粘贴混凝土柱，可以提高极限承载力、延性和耗能性能，从而改善柱的抗震性能；AFRP 完全可以和 CFRP 联合应用于柱的加固，加固后的柱在轴压比较高时表现出优越的性能。单波，肖岩36进行了FRP加固钢筋混凝土柱经历模拟地震作用后的长期性能试验与分析，制作了8根大比例的钢筋混凝土桥柱模型,采用GFRP和CFRP两种材料对试验柱进行了加固,在轴压比为0.2的恒定轴压力下进行拟静力试验。试验表明：FRP加固柱的徐变变形远小于对比柱的徐变变形；带损伤的加固柱在长期荷载作用下的变形发展与加固柱的损伤程度和FRP的弹性模量密切相关;变形量与损伤程度和加固材料的弹性模量有关,并与持荷大小有关。在试验条件下，带损伤的加固柱长期轴向变形呈稳定态势，并可以用修正现有混凝土徐变计算公式推算。曾洪超37通过7 根混凝土方柱的低周反复推拉加载试验，研究了 HFRP 加固混凝土柱的抗震性能。试验表明：粘贴 HFRP 能有效提高方柱的抗震性能轴压比越高，越不利于 HFRP 后期约束效用的发挥，柱延性越低；增加 HFRP 层数在低轴压比时对方柱抗震性能的提高较为明显，而在高轴压比时效果不大；配箍率的增大能提高方柱抗震性能，有利于方柱抗震。赵鹏展38通过GFRP管混凝土柱一钢筋混凝土梁T型节点低周反复试验,结果表明GFRP管使得核心混凝土处于三向受压状态，提高了核心混凝土的强度，更重要的是GFRP管提高了柱的延性和变形能力，有套管试件的耗能能力、位移延性系数、极限弹塑性位移角等延性指标均优于无套管约束的试件，这种套管结构更适用于强震时的大位移情况。王吉忠等39通过对9根低周反复荷载作用下CFRP加固高强混凝土柱的抗震性能和延性进行了研究，表明：用 CFRP 横向包裹来