碳纖維鋼骨-鋼管混凝土柱抗震性能研究

李文超

安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院 安徽合肥 230601

針對(duì)我國(guó)的建筑物來(lái)講，大多數(shù)建筑在地震過(guò)程中都會(huì)受到破壞，尤其是大型建筑物，所造成的損失是非常巨大的。要想加強(qiáng)建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，首先就要從鋼管混凝土支柱入手，它是建筑物的主要支撐，因此鋼管混凝支柱的力學(xué)性能，對(duì)整個(gè)建筑物的受力情況，有著直接的影響。

1 試驗(yàn)分析

1.1 試驗(yàn)變化過(guò)程

針對(duì)試驗(yàn)試件在不同荷載壓力下的整體變化情況而言，主要包括一下幾個(gè)階段。第一階段，剛開(kāi)始施加荷載時(shí)，壓力較小，試件基本不變化。第二階段，當(dāng)壓力到達(dá)某個(gè)限度時(shí)，試件的表面出現(xiàn)裂縫，不過(guò)紋路非常小。第三階段，壓力逐漸加大，試件表面出現(xiàn)較為明顯的白色紋路，隨著不斷增大的荷載，裂紋逐漸增大，直至出現(xiàn)表面的斷裂。第四階段，到荷載壓力繼續(xù)加大時(shí)，碳纖維增強(qiáng)塑料便會(huì)脫離混凝土表面，并且支柱表面的裂縫數(shù)量也會(huì)不斷增多。第五階段，位移控制階段，隨著壓力加大，位移不斷增大，角鋼部位的混凝土也逐漸被破壞，然后裂縫會(huì)逐漸從下往上生長(zhǎng)，當(dāng)壓力到達(dá)極限時(shí)，其支柱的整體裂縫寬度也會(huì)迅速擴(kuò)大，直至斷裂[1]。

1.2 滯回曲線分析

針對(duì)這幾個(gè)試件進(jìn)行分析，通過(guò)滯回曲線來(lái)觀察其受力情況。首先，對(duì)于不同軸壓比的試件來(lái)講，其滯回曲線的變化情況基本類(lèi)似，其變化情況主要分為三個(gè)階段，首先是彈性變化階段，皆以曲線上升的形式來(lái)變化，其次是梭形變化階段，這個(gè)階段曲線以平滑上升的趨勢(shì)，最后是弓形階段，該曲線的最后呈現(xiàn)一個(gè)弓字形狀。由曲線可以看出，不同軸壓比的試件變化基本類(lèi)似，但也有一定變化規(guī)律，即隨著荷載力度的不斷加大，軸壓比大的試件，呈現(xiàn)更大的下降趨勢(shì)，即承載力越低。

圖1 滯回曲線

1.3 骨架曲線分析

針對(duì)這幾個(gè)試件的骨架曲線分析來(lái)講，剛對(duì)試件施加壓力時(shí)，其曲線沒(méi)有明顯變化，且都處于最底層，然后隨著壓力不斷增加，曲線呈一次函數(shù)穩(wěn)定上升趨勢(shì)，直到到達(dá)相應(yīng)的壓力限度時(shí)，便會(huì)逐漸出現(xiàn)分支，其圖像顯示的曲線為高中低，因此其變化非常明顯，這也便證明試件具有良好的可塑性。由曲線變化情況分析可知，在相同的情況下，試件的軸壓比越大，承載能力越低的特點(diǎn)，這也是為什么在壓力的后期試件的破壞會(huì)更加迅速[2]。

1.4 軸向變形曲線

針對(duì)幾個(gè)試件的軸向變形曲線分析來(lái)講，荷載壓力施加初期，曲線變化幅度非常小，且密集，隨著施加荷載壓力不斷增加，其變化的幅度也會(huì)相對(duì)增大，但是比較疏松。由變化曲線分析得知，隨著壓力不斷增大，試件會(huì)逐漸進(jìn)入破壞階段。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 碳纖維層數(shù)的影響結(jié)果

由相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)論得知，不同纖維層數(shù)的試驗(yàn)試件，所受到的荷載壓力也是不相同的，其變化過(guò)程主要包括以下階段。首先，在荷載壓力施加初期，其彈性變化的過(guò)程基本一致，都表現(xiàn)為不太明顯，這表明不同碳纖維層對(duì)試件的基本剛度沒(méi)有太大影響。但是對(duì)于碳纖維層數(shù)較大的試件，在所受到更大的壓力荷載時(shí)，其曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是不同的，即具有較多碳纖維層的試驗(yàn)試件，所承受的極限壓力更大[3]。

2.2 鋼管直徑的影響結(jié)果

針對(duì)鋼管直徑大小對(duì)荷載能力影響的實(shí)驗(yàn)分析得知，就其骨架曲線的變化情況而言，對(duì)不同直徑下的鋼管混凝土支撐能力而言，其變化情況也是分階段的，在骨架曲線的彈性階段，其變化情況基本一致，不同直徑的鋼管都沒(méi)有太大的受力作用，但是隨著壓力逐漸增加，直徑更大的鋼管表現(xiàn)的性能更加優(yōu)越，并且有上圖可看出，直徑越大，曲線的下降趨勢(shì)越小，即鋼管所承受的荷載壓力就越大。

2.3 混凝土強(qiáng)度的影響結(jié)果

就混凝土強(qiáng)度對(duì)承受能力的影響而言，其曲線的變化效果也比較明顯，在相同的環(huán)境下，混凝土的強(qiáng)度越大，曲線所表現(xiàn)出來(lái)的峰值就會(huì)越高，即鋼管混凝土支柱的支撐能力界限也就會(huì)越大，所承受的荷載壓力極限也就會(huì)越高。但是也有一定限度，當(dāng)混凝土的強(qiáng)度到達(dá)一定臨界點(diǎn)的時(shí)候，隨著混凝土強(qiáng)度的繼續(xù)加大，對(duì)鋼管混凝土支柱的整體荷載能力的影響便逐漸減降低。

2.4 軸壓比的影響結(jié)果

在保證其他條件相同的情況下，對(duì)構(gòu)件的軸壓比進(jìn)行測(cè)試發(fā)現(xiàn)，隨著適當(dāng)增大軸壓比的比例，其變化的曲線會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，這便表明支柱試件的承壓能力有所降低。但是在下降初期，其變化比較平淡，即隨著軸壓比增大，曲線并不會(huì)出現(xiàn)明顯的下降，但是到后期，香港去世便會(huì)加快，表明隨著整體荷載壓力的加大，受軸壓比影響的支柱，所產(chǎn)生的破壞力也就越大[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，鋼管混凝土支柱在保證建筑物的整體質(zhì)量方面有著重要作用，加強(qiáng)對(duì)鋼管混凝土支柱抗震性的研究是當(dāng)前社會(huì)的重點(diǎn)內(nèi)容。為此，相關(guān)部門(mén)一定要加強(qiáng)重視，這些建筑企業(yè)進(jìn)行定期的監(jiān)督和指導(dǎo)，保證他們按照正確的工藝和參數(shù)配比來(lái)進(jìn)行建筑物施工，以促進(jìn)我國(guó)建筑事業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。