压弯作用下FRP约束混凝土的应力-应变关系及其应用

工程实践证明通过外包FRP可有效提高钢筋混凝土柱的承载力，但其设计理论并不完善。现有工作普遍假设基于轴压试验的FRP约束混凝土应力-应变模型可直接用于压弯作用下FRP约束钢筋混凝土柱的截面分析中。该假设是FRP约束钢筋混凝土柱分析和设计的基础，但由于缺乏测量混凝土轴向应力和FRP约束应力的手段，其合理性从未得到实证。事实上，压弯作用下混凝土横向膨胀不均匀甚至产生横向收缩，FRP约束应力从截面受压较大侧向受压较小侧逐渐变小，这与轴压作用下FRP约束混凝土的受力机理完全不同。薄膜感压技术通过在接触面间嵌入薄膜型传感器可实现接触应力的实时测量，使解决上述问题成为可能。本项目拟采用薄膜感压技术并结合有限元模拟对压弯作用下FRP约束混凝土的应力-应变行为进行深入的研究，在此基础上，建立成套FRP约束钢筋混凝土柱的分析和设计方法，并开展大尺寸FRP约束钢筋混凝土柱试验对提出的分析和设计方法进行验证。

FRP外包加固可大幅提高混凝土柱的承载能力和延性。虽然已有众多的FRP外包加固混凝土柱的实际应用，各国设计规范仍有欠缺，大多仅局限于轴压短柱。而偏压柱与长柱在实际工程中非常常见，因此需要对此建立完整的设计方法。..本项目研究了偏心距对FRP约束混凝土应力-应变行为的影响，并得出了能考虑偏心距影响的FRP约束混凝土的应力-应变模型。研究结果表明：偏压作用下，FRP约束混凝土的强度和极限轴向应变均有大幅提高，但是应力-应变曲线后期斜率随之减小。这说明直接将轴压作用下FRP约束混凝土的应力-应变模型用于偏压作用情况进行计算过于保守，建议设计规范中采纳能够考虑偏心距影响的FRP约束混凝土应力-应变模型。本项目研究还建立了一套完整FRP约束钢筋混凝土柱的设计方法，包括短柱设计公式、长柱设计公式及长/短柱判别公式，部分研究成果已被英国和香港的设计规程采纳。