D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.11.022 第33卷第11期 北京科技大学学报 Vol.33 No.11 2011年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2011 混杂F℉P加固腐蚀钢筋混凝土圆柱基于位移性能的 抗震设计 邓宗才四 李建辉张永方 北京工业大学城市与重大工程安全减灾省部共建重点实验室，北京100124 ☒通信作者，E-mail:dengzc@bjut.cd.cn 摘要采用简化的双线性纤维增强聚合物(FRP)约束混凝土应力-应变曲线模型，对地震荷载作用下的混杂P约束完 好混凝土圆柱进行了近似的截面延性分析，再从钢筋有效截面面积的减少、钢筋力学性能的降低和钢筋-混凝土黏结界面的 弱化三个方面考虑钢筋腐蚀对截面延性的影响，建立了计算混杂FP加固腐蚀混凝土圆柱潜在塑性铰区延性的简单适用模 型，并编写了无需迭代的混杂FRP加固腐蚀混凝土柱基于位移性能的抗震设计程序. 关键词钢筋混凝土：纤维增强聚合物：腐蚀：抗震设计 分类号TU375.3 Displacement-based seismic design of reinforced concrete corroded circular col- umns strengthened with hybrid FRP DENG Zong-eai,LI Jian-hui,ZHANG Yong-fang The Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering(Ministry of Education),Beijing University of Technology,Beijing 100124,China Corresponding author,E-mail:dengzc@bjut.edu.cn ABSTRACT A simple bilinear stress-strain model of fiber-reinforced polymer (FRP)confined concrete was used to analyze the ap- proximate cross-sectional ductility of undamaged circular columns strengthened with hybrid FRP under seismic loads.The effect of rein- forcement corrosion on the sectional ductility was considered by the loss of rebar cross-sectional area,the reduction of rebar's mechani- cal properties and the degradation of interface bonding between rebar and concrete.Then,a simple analytical model was established to estimate the ductility of potential plastic hinge regions.Finally,a non-iterative displacement-based seismic design program for rein- forced concrete corroded columns strengthened with hybrid FRP was presented on the basis of the simple analytical model. KEY WORDS reinforced concrete:fiber reinforced polymers:corrosion:seismic design 纤维增强聚合物(fiber reinforced polymer,FRP) 基于性能的抗震设计理论是21世纪工程抗震 外包加固技术在腐蚀结构加固领域己经广泛使用. 设计的主要发展趋势，其中基于位移的抗震设计方 使用FRP加固不仅可以显著改善腐蚀构件的延性， 法是其重要内容之一.目前，关于FRP抗震加固的 提高其抗震性能，同时FRP加固还可以降低加固结 设计方法研究不多，Bais回提出了基于延性的FRP 构的腐蚀速率，减轻结构腐蚀，提高结构的耐久性. 加固混凝土柱的抗震设计方法，周伟等)基于我国 将不同性能的单一FRP混杂，能够充分发挥不同纤 现行的设计规范探讨了碳纤维加固混凝土的设计方 维的优势，扬长避短，明显改善单一FRP的变形性 法.本文目标是建立一个简单的分析模型，预测混 能，从而进一步提高其加固腐蚀柱的抗震性能，并且 杂FRP加固腐蚀混凝土圆柱的变形能力.为了实现 能够降低成本0，因此混杂FRP复合材料在腐蚀结 此目标，本文采用简化的双线性FRP约束混凝土应 构加固领域具有更广阔的发展前景 力-应变曲线模型，在对混杂FRP约束完好混凝土 收稿日期：2010-09-26 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50978006)：北京自然科学基金资助项目(8082002)第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 11 Nov． 2011 混杂 FRP 加固腐蚀钢筋混凝土圆柱基于位移性能的 抗震设计 邓宗才 李建辉 张永方 北京工业大学城市与重大工程安全减灾省部共建重点实验室，北京 100124 通信作者，E-mail: dengzc@ bjut． edu． cn 摘 要 采用简化的双线性纤维增强聚合物( FRP) 约束混凝土应力 － 应变曲线模型，对地震荷载作用下的混杂 FRP 约束完 好混凝土圆柱进行了近似的截面延性分析，再从钢筋有效截面面积的减少、钢筋力学性能的降低和钢筋 － 混凝土黏结界面的 弱化三个方面考虑钢筋腐蚀对截面延性的影响，建立了计算混杂 FRP 加固腐蚀混凝土圆柱潜在塑性铰区延性的简单适用模 型，并编写了无需迭代的混杂 FRP 加固腐蚀混凝土柱基于位移性能的抗震设计程序． 关键词 钢筋混凝土; 纤维增强聚合物; 腐蚀; 抗震设计 分类号 TU375. 3 Displacement-based seismic design of reinforced concrete corroded circular col￾umns strengthened with hybrid FRP DENG Zong-cai ，LI Jian-hui，ZHANG Yong-fang The Key Laboratory of Urban Security and Disaster Engineering ( Ministry of Education) ，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China Corresponding author，E-mail: dengzc@ bjut． edu． cn ABSTRACT A simple bilinear stress-strain model of fiber-reinforced polymer ( FRP) confined concrete was used to analyze the ap￾proximate cross-sectional ductility of undamaged circular columns strengthened with hybrid FRP under seismic loads． The effect of rein￾forcement corrosion on the sectional ductility was considered by the loss of rebar cross-sectional area，the reduction of rebar’s mechani￾cal properties and the degradation of interface bonding between rebar and concrete． Then，a simple analytical model was established to estimate the ductility of potential plastic hinge regions． Finally，a non-iterative displacement-based seismic design program for rein￾forced concrete corroded columns strengthened with hybrid FRP was presented on the basis of the simple analytical model． KEY WORDS reinforced concrete; fiber reinforced polymers; corrosion; seismic design 收稿日期: 2010--09--26 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50978006) ; 北京自然科学基金资助项目( 8082002) 纤维增强聚合物( fiber reinforced polymer，FRP) 外包加固技术在腐蚀结构加固领域已经广泛使用 . 使用 FRP 加固不仅可以显著改善腐蚀构件的延性， 提高其抗震性能，同时 FRP 加固还可以降低加固结 构的腐蚀速率，减轻结构腐蚀，提高结构的耐久性． 将不同性能的单一 FRP 混杂，能够充分发挥不同纤 维的优势，扬长避短，明显改善单一 FRP 的变形性 能，从而进一步提高其加固腐蚀柱的抗震性能，并且 能够降低成本［1］，因此混杂 FRP 复合材料在腐蚀结 构加固领域具有更广阔的发展前景． 基于性能的抗震设计理论是 21 世纪工程抗震 设计的主要发展趋势，其中基于位移的抗震设计方 法是其重要内容之一． 目前，关于 FRP 抗震加固的 设计方法研究不多，Baris ［2］提出了基于延性的 FRP 加固混凝土柱的抗震设计方法，周伟等［3］基于我国 现行的设计规范探讨了碳纤维加固混凝土的设计方 法． 本文目标是建立一个简单的分析模型，预测混 杂 FRP 加固腐蚀混凝土圆柱的变形能力． 为了实现 此目标，本文采用简化的双线性 FRP 约束混凝土应 力 － 应变曲线模型，在对混杂 FRP 约束完好混凝土 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.11.022