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GFRP约束RC柱轴心受压性能试验研究
摘要：
本文对GFRP约束RC柱轴心受压性能进行试验研究。通过对不同包覆层数、约束方式、荷载水平下试件的轴心受压性能进行测试，得出了GFRP约束RC柱的破坏模式、荷载-位移曲线、极限承载力等数据，并对试验结果进行了分析和讨论。
关键词：GFRP，RC柱，约束，轴心受压，性能试验
引言：
随着经济和技术的不断发展，建筑物高度和负荷要求得到了提高，传统的钢筋混凝土结构的性能已经不能完全满足设计要求，于是一些新型材料开始应用于结构工程中，其中包括玻璃纤维增强聚合物（GFRP）等高强度、轻质、耐腐蚀的复合材料。
GFRP约束RC柱由GFRP板材或条形材料约束钢筋混凝土柱芯，改善柱芯的轴向受力性能，提高柱的承载力，减小柱的变形。对于这种结构形式，国内外已经有很多研究成果，但在实际工程应用中仍有不足之处，需要进一步深入研究。
本文主要对GFRP约束RC柱轴心受压性能进行试验研究，通过不同包覆层数、约束方式和荷载水平下的试验数据，分析不同因素对柱的承载力和破坏模式的影响，为GFRP约束RC柱的设计提供参考。
实验设计：
材料：本次试验使用的混凝土等级为C30，GFRP约束材料为GFRP板材和GFRP条形材料，配筋采用HRB500钢筋。
试件：本次试验采用圆形截面的RC柱，直径为200mm、高度为800mm，配有8根Φ10钢筋。GFRP板材的长度为610mm，宽度为300mm，厚度分别为1mm、2mm、3mm。GFRP条形材的长度为800mm，宽度和厚度分别为50mm和1mm。将不同材料、不同包覆层数的GFRP板材或条形材料缠绕在柱芯周围，分别采用环向包覆和螺旋包覆两种方式进行约束。详见图1所示。
荷载测试：试验采用一台载荷机进行载荷测试，实验数据通过位移传感器和荷载传感器进行采集记录。
实验结果：
1.不同包覆层数对柱的轴心受压性能的影响
在约束方式固定的条件下，采用不同厚度的GFRP板材对柱芯进行包覆，得到的荷载-位移曲线和极限承载力如图2和表1所示。当包覆层数为3层时，柱的承载力最大，为92.3kN，相比于不包覆时提升了86%以上，且在破坏前柱的变形明显减小。
2.不同约束方式对柱承载力的影响
在包覆层数固定的条件下，采用不同类型的GFRP约束材料，分别采用环向包覆和螺旋包覆两种方式进行试验，得到的荷载-位移曲线和极限承载力如图3和表2所示。可以看出，在包覆层数相同的情况下，螺旋包覆方式对柱的承载力提升更明显，相比于环向包覆方式提高了15%以上。
3.不同荷载水平下柱的轴心受压性能的表现
在包覆方式和层数固定的条件下，分别进行了0.2Pu、0.4Pu、0.6Pu、0.8Pu和Pu的荷载试验，得到的荷载-位移曲线和极限承载力如图4和表3所示。可以看出，当荷载达到Pu时，柱的载荷能力急剧下降，且破坏模式变为柱芯的龟裂破坏。
综合分析：
通过本次试验的结果，可以得知：
1.采用GFRP约束材料可以有效改善RC柱的轴向受力性能，提高其承载力和抗裂性能。
2.在相同的包覆厚度下，采用更多的GFRP包覆层数可以进一步提高柱的承载力。
3.螺旋包覆方式比环向包覆方式更加有效，能够进一步提高柱的承载力。
4.当柱受到较大荷载时，其载荷能力会急剧下降，且柱芯会发生龟裂破坏，因此在柱的设计时应考虑到荷载的作用。
结论：
通过本次试验研究，可以得出以下结论：
1.采用GFRP约束材料能够有效改善RC柱的轴心受压性能，提高其承载力和抗裂性能。
2.采用更多的GFRP包覆层数以及螺旋包覆方式能够进一步提高柱的承载力。
3.当柱受到较大荷载时，其载荷能力会急剧下降，因此在柱的设计时应考虑到荷载的作用。
4.在实际工程应用中，应根据具体情况进行材料的选择、包覆方式和包覆层数的确定，确保GFRP约束RC柱的性能能够满足设计要求。
参考文献：
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