GFRP管混凝土圆形管柱抗震性能试验研究

GFRP管混凝土圆形管柱抗震性能试验研究摘要本文针对GFRP管混凝土(RC)圆形管柱的抗震性能进行了试验研究。通过开展水平荷载作用下的低周反复往复荷载试验和无偏心受力试验，探究了GFRP管RC圆形管柱的承载性能、刚度变化规律和塑性变形能力。结果表明，GFRP管RC圆形管柱在低周期下具有良好的变形能力和耗能性能，显示出较好的抗震性能。关键词：GFRP管RC圆形管柱；抗震性能；试验研究；低周反复往复荷载；无偏心受力试验AbstractThispaperstudiestheseismicperformanceofGFRPpipereinforcedconcrete(RC)circularcolumns.Byconductinglow-cyclerepeatedreciprocatingloadingtestsandeccentricloadingtestsunderhorizontalloads,thebearingcapacity,stiffnesschangeandplasticdeformationcapacityofGFRPpipeRCcircularcolumnwereexplored.TheresultsshowthatGFRPpipeRCcircularcolumnhasgooddeformationabilityandenergydissipationperformanceunderlow-cycleloading,whichindicatesgoodseismicperformance.Keywords:GFRPpipeRCcircularcolumn;seismicperformance;testresearch;low-cyclerepeatedreciprocatingload;eccentricloadingtest;1引言随着现代建筑工程中对于高强、耐久材料的需求不断增加，玻璃纤维增强聚合物（GFRP）材料因其具有高强度、轻质、防腐等特点而逐渐被广泛使用。在地震等灾害地区，建筑物的抗震能力也是一项重要的考虑因素，因此对于GFRP管混凝土（RC）圆形管柱的抗震性能进行研究，对于建筑物的工程实践和日益严谨的地震防护要求具有很重要的意义。本文通过试验研究，探究了GFRP管RC圆形管柱在低周期下的抗震性能，主要包括承载性能、刚度变化规律和塑性变形能力。2试验方案2.1试件设计本文的试验采用两根不同直径的GFRP管RC圆形管柱，其中直径分别为φ200mm和φ300mm，管柱长度均为2m，钢筋布置方式为四等分配筋，长细比（子午线长度与截面半径比）均约为10。2.2试验方案试验方案如下图所示。在低周反复往复荷载试验中，施加最大荷载为该试件直至塑性破坏时所承受的最大力的1/4。荷载施加速率为2mm/min，荷载持续时间为20s，间隔时间为2s。在无偏心受力试验中，施加竖向力和纵向荷载，其中竖向荷载为荷载的1/3，施加在管柱顶端，纵向荷载分别为0.2、0.4、0.6倍极限荷载，施加在管柱中心线上。2.3试验参数和观测试验参数如下表所示。试验过程中采用应变计记录应变值，采用位移计记录变形值和刚度变化规律，同时记录荷载变化。表1试验参数试件直径(mm)子午线长度/半径钢筋数量钢筋直径(mm)净截面积（mm）R200200108φ1218420R3003001014φ12529003试验结果3.1承载力试验结果表明，直径为φ200mm的GFRP管RC圆形管柱，其极限荷载为535.2kN，直径为φ300的GFRP管RC圆形管柱极限荷载为1627.5kN。3.2刚度变化规律在低周反复往复荷载试验下，GFRP管RC圆形管柱的刚度一直呈现下降的趋势，直到达到最大荷载时骨架曲率有所恢复。而在无偏心受力试验中，管柱的刚度变化情况与荷载大小有关，荷载越小，刚度恢复的时间越快。3.3塑性变形能力在低周反复往复荷载试验中，GFRP管RC圆形管柱的塑性变形能力表现良好，出现了明显的屈曲点并且产生了较为充分的塑性变形，而在无偏心受力试验中，管柱呈现出较为明显的弯曲现象。4结论本文通过试验研究，探究了GFRP管RC圆形管柱在低周反复往复荷载和无偏心受力试验下的抗震性能，结果表明：（1）直径为φ200mm的GFRP管RC圆形管柱极限荷载为535.2kN，直径为φ300的GFRP管RC圆形管柱极限荷载为1627.5kN。（2）在低周反复往复荷载试验中，GFRP管RC圆形管柱的刚度一直呈现下降的趋势，直到达到最大荷载时骨架曲率有所恢复；在无偏心受力试验中，管柱的刚度变化情况与荷载大小有关。（3