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连续碳纤维增强热塑性聚合物3D打印筋用于混凝土柱加固

3D printing of continuous carbon fiber-reinforced polymer reinforcement for concrete columns

Jun‐Jie Zeng, Yuanyuan Jiang, Zi-Tong Yan, Hou-Qi Sun, Junhao Huang, Yan Zhuge · University of South Australia
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期刊 / 来源Construction and Building Materials
卷/期/页502 / 144415-144415
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关键词:3D打印碳纤维增强热塑性聚合物混凝土柱加固箍筋间距约束效应压缩性能应力-应变行为

摘要整理

纤维增强复合材料(FRP)钢筋和螺旋筋作为混凝土结构内部加固已成为FRP建筑复合材料领域的主流方向。传统的基于拉挤工艺的FRP筋制造过程不仅导致大量材料浪费,而且在弯曲段易产生纤维褶皱,严重降低弯曲钢筋的力学性能。为解决这些问题,本研究采用新型3D打印连续碳纤维增强热塑性聚合物(CFRTP)筋加固混凝土柱。首先对3D打印CFRTP圆形箍筋进行环向拉伸试验。随后将3D打印CFRTP箍筋(3DP-CFRTPTs)作为横向加固应用于混凝土圆柱和方柱,评估其有效性。对6个圆柱和6个方柱进行轴向压缩试验,研究箍筋截面高度和间距对3DP-CFRTPTs加固混凝土柱压缩性能的影响。结果表明,3DP-CFRTPTs显著提高了试件的压缩强度,箍筋间距对压缩强度有显著影响。将试验结果与8种不同模型的预测值进行对比,发现现有FRP条带约束混凝土模型适用于预测3DP-CFRTPT约束混凝土的极限轴向应力,但无法准确预测轴向应变。研究表明3D打印CFRTP箍筋显著增强了混凝土压缩强度,较小的箍筋间距导致约束效果更强、轴向性能更优;3DP-CFRTP约束混凝土呈现明显的三阶段应力-应变特性;现有FRP条带模型对轴向应力预测效果良好,但应变预测需进一步完善。

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