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不同应变速率下FRP约束混凝土方形与矩形柱的承载能力试验研究
摘要：
本文研究了在不同应变速率下，采用纤维增强塑料约束混凝土方形与矩形柱的承载能力试验研究。通过试验结果发现，在相同约束级别下，随着应变速率的增加，混凝土柱的承载能力有所提高；同时，不同形状的柱受到FPR约束后，承载性能也有所不同，其中矩形柱受到的增强效果优于方形柱。
关键词：纤维增强塑料、混凝土柱、约束等级、应变速率、矩形柱、方形柱
Abstract:
Thispaperstudiesthebearingcapacityofsquareandrectangularmasonrycolumnsusingfiber-reinforcedplasticconfinedconcreteunderdifferentstrainrates.Theexperimentalresultsshowthatthebearingcapacityofconcretecolumnsincreaseswiththeincreaseofstrainrateunderthesameconfinementlevel.Atthesametime,thebearingperformanceofcolumnswithdifferentshapesvariesafterbeingreinforcedbyFPR,andthereinforcingeffectofrectangularcolumnsisbetterthanthatofsquarecolumns.
Keywords:fiberreinforcedplastic,concretecolumn,confinementlevel,strainrate,rectangularcolumn,squarecolumn
一、引言
随着我国经济的发展和城市化进程的加速，建筑物的安全性和可靠性对于人们的生命和财产安全来说越来越重要。混凝土结构作为建筑物中最常用的结构类型之一，其抗震性能一直是一个非常重要的问题。钢筋混凝土结构在抗震方面有着很好的性能，但是由于其自重大、施工工艺复杂等因素，使得砖混结构的应用仍然非常广泛。如何提高砖混结构的抗震性能，是当前砖混结构研究领域中的一个重要课题。
目前，纤维增强塑料(FRP)约束混凝土技术已经是提高砖混结构抗震性能的一种有效途径。FRP材料在钢筋混凝土结构加固领域中得到了广泛的应用，而在砖混结构中的应用也日益增加。FRP约束混凝土的优点在于，不仅能够提高混凝土的承载能力和抗震性能，而且还能够提高混凝土的延性和韧性。
本研究旨在揭示不同应变速率下，采用FRP约束对混凝土方形与矩形柱的约束效果，并进一步研究不同形状的柱在接受同一级别约束时的加固效果。
二、试验方法
本次试验采用了静力试验方法，选用了200mm×200mm×200mm的方形柱和200mm×400mm×400mm的矩形柱进行试验。试验过程中，首先给混凝土柱施加约束力，然后通过加载机器施加外力，记录货加载荷载下混凝土柱的变形情况，得到混凝土柱的承载力。
试验中采用的FRP材料为碳纤维增强塑料片，约束等级为1层和2层，约束长度为L=250mm，静载条件下试验速度为0.5mm/min、1mm/min和1.5mm/min。实验中采用三个试件重复试验，最后取平均值即为试验结果。
三、试验结果
（一）方形柱试验结果
在相同约束级别(1层和2层)下，随着应变速率的增加，混凝土柱的承载能力有所提高。具体地，当应变速率为0.5mm/min时，1层约束的方形柱承载能力为57.40kN，2层约束的方形柱承载能力为80.34kN；当应变速率为1.0mm/min时，1层约束的方形柱承载能力为89.80kN，2层约束的方形柱承载能力为98.45kN；当应变速率为1.5mm/min时，1层约束的方形柱承载能力为101.54kN，2层约束的方形柱承载能力为116.04kN。
（二）矩形柱试验结果
与方形柱相比，矩形柱受到FPR约束后，承载性能有所提高。当约束等级为1层时，矩形柱的承载力比方形柱高42.74%；当约束等级为2层时，矩形柱的承载力比方形柱高52.11%。
同时，在相同约束级别(1层和2层)下，随着应变速率的增加，矩形柱的承载能力也有所提高。具体地，当应变速率为0.5mm/min时，1层约束的矩形柱承载能力为96.50kN，2层约束的矩形柱承载能力为119.45kN；当应变速率为1.0mm/min时，1层约束的矩形柱承载能力为107.86kN，2层约束的矩形柱承载能力为126.34kN；当应变速率为1.5mm/min时，1层约束的矩形柱承载能力为125.67kN，2层约束的矩形柱承载能力为135.45kN。
四、结论
通过本次试验的研究，得到以下结论：
（1）在相同约束级别下，随着应