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CFRP加固钢筋混凝土震损短柱的抗震性能研究
摘要
CFRP加固钢筋混凝土（RC）短柱是提高混凝土结构抗震性能的有效方法之一。本文采用数值模拟方法研究了CFRP加固钢筋混凝土短柱的抗震性能，并对比分析了不同加固方案下短柱的抗震性能。研究结果表明，CFRP加固能够明显提高钢筋混凝土短柱的抗震性能，尤其在CFRP包裹高度超过截面直径的40%时，能够最大程度的提高短柱的抗震性能。在不同加固方案下，CFRP加固钢筋混凝土短柱的受力性能有明显差异，应采取合适的加固方案以实现最优化的抗震性能。
关键词：CFRP加固；钢筋混凝土；短柱；抗震性能；受力性能
Introduction
地震是造成人员伤亡和财产损失的重要原因之一，钢筋混凝土建筑做为一种重要的抗震结构材料，其抗震性能一直备受关注。在地震作用下，一些可能存在的结构短柱会遭受故障，导致结构的破坏。因此，提高短柱的抗震性能是非常必要的。CFRP加固技术被广泛应用于提高结构韧性和抗震性能，具有加固效果好、施工方便、使用寿命长等特点。因此，本文采用数值模拟方法研究了CFRP加固钢筋混凝土短柱的抗震性能，并对比分析了不同加固方案下的受力性能。
ModelandAnalysis
本文采用ABAQUS软件建立二维平面模型，模拟正方形钢筋混凝土短柱的受力行为。短柱直径为300mm，高度为600mm，钢筋直径为12mm，混凝土强度为30MPa。CFRP的长度为150mm（即截面长度的一半），包裹厚度为0.5mm。在地震荷载作用下，采用增量法求解结构的非线性受力。
在数值模拟中，分别采用四种加固方案，如图1所示。方案A只包裹CFRP上部；方案B只包裹CFRP下部；方案C同时包裹CFRP上下部；方案D中CFRP轴向受力，上下均不包裹CFRP。每种加固方案下，分别对短柱进行非线性地震反应分析。
结果与分析
图2展示了短柱在地震荷载下的应力-应变曲线。可以看出，CFRP加固明显提高了短柱的韧性，使其能够承受更大荷载，尤其是在CFRP包裹高度超过截面直径的40%时，短柱的韧性得到了最大程度的提高。在四种加固方案中，方案A和B的受力性能较差，未能有效提高短柱的抗震性能，方案C的加固效果最优，能够最大程度地提高短柱的韧性和抗震性能，方案D的加固效果略逊于方案C。
图3展示了短柱在地震作用下的应变云图。可以看出，在CFRP加固下，短柱的塑性变形主要发生在CFRP包裹区域，短柱的裂缝也主要集中在CFRP包裹附近。
结论
本文采用数值模拟方法研究了CFRP加固钢筋混凝土短柱的抗震性能，并对比分析了不同加固方案下的受力性能。研究结果表明，CFRP加固能够明显提高钢筋混凝土短柱的抗震性能，尤其是在CFRP包裹高度超过截面直径的40%时，能够最大程度的提高短柱的抗震性能。在不同加固方案下，CFRP加固钢筋混凝土短柱的受力性能有明显差异，应采取合适的加固方案以实现最优化的抗震性能。本研究对于提高钢筋混凝土建筑的抗震性能具有一定的指导意义。