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碳纤维布具有质量轻、强度高、耐腐蚀、施工高效等优点,碳纤维约束混凝土越来越广泛地应用于地上结构工程领域。作为一种新型支护结构,碳纤维布约束混凝土拱架在地下工程支护中尚未出现,因此,研究碳纤维布约束混凝土拱架构件的抗压抗弯性能及其承载力计算方法具有重要的创新性和推动意义。通过碳纤维布约束混凝土短柱轴向压缩试验,对比分析了高径比、混凝土强度等级、碳纤维布约束层数和外部约束层类别对受压构件破坏特征和承载特性的影响规律。结果显示,随混凝土强度、碳纤维约束层数的增大和高径比的减小,受压构件的承载力增大,破坏程度减小;其中,与混凝土强度等级为C30的试件相比C40和C50试件承载力分别增大了 25.4%和73.7%;与纯混凝土短柱相比,碳纤维布约束短柱约束层数由1增加到3时,承载力分别增大了 4.5%、16.4%和26.8%;试件高径比由3减小到2.25和1.8时,承载力提高了 84.7%和192%;约束层类别变化对试件承载力和破坏形态影响不明显。通过碳纤维布约束混凝土梁纯弯曲试验,研究了碳纤维布约束层数和核心混凝土类别对受弯构件抗弯承载特性的影响。结果显示,当碳纤维布约束梁的约束层数为1、2、3时与纯混凝土试件相比,峰值荷载分别增大了 70.1%、183.7%和347.1%;核心混凝土由普通混凝土变为钢纤维混凝土时峰值荷载增大了26.2%,跨中位移增大了 61.2%,钢纤维核心混凝土显著改善了受弯构件的变形能力;碳纤维层数的改变对受弯构件承载力的影响程度要大于受压构件。以试验结果为依据综合考虑试件截面尺寸、混凝土强度和碳纤维布约束层数等因素,推导出约束核心混凝土修正弹性模量,以此为基础得到圆柱形约束短柱承载力计算公式;引入碳纤维布约束混凝土的抗压强度,推导出圆截面受弯构件抗弯承载力计算公式,并根据纤维约束层数对误差的影响规律对公式进行了修正,计算结果较为精确。借助于ABAQUS模拟了受压构件和受弯构件的受力和变形特点。不同因素影响下碳纤维布约束混凝土试件荷载-位移曲线的模拟结果与试验结果在变化趋势上一致,但模拟值屈服后强度下降缓慢,曲线较为平缓;高径比、混凝土强度、碳纤维布约束层数对试件承载力的影响规律与试验结果一致:对于受压试件,峰值荷载随混凝土强度和碳纤维约束层数的增大而增大,随高径比的增大而减小,其中试件高径比的影响效果最显著,其次是混凝土强度,而碳纤维约束层数影响效果最小;对于受弯试件,试件峰值荷载随碳纤维约束层数的增大而增大。