CFRP加固局部薄弱柱抗震性能研究.pdf

1、鋼筋混凝土柱的質(zhì)量受施工及環(huán)境因素影響較大，如施工期間混凝土振搗和養(yǎng)護(hù)不足、服役期間經(jīng)受凍融循環(huán)等情況都可能造成柱中局部混凝土的劣化。在實(shí)際工程中，上述因素導(dǎo)致的局部薄弱柱較為常見，且不易被人們直觀地察覺，這會(huì)給整體結(jié)構(gòu)安全埋下隱患，甚至可能在地震中發(fā)生嚴(yán)重的事故?，F(xiàn)代建筑檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，使得人們可以更容易通過檢測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)柱中局部薄弱混凝土的存在并及時(shí)采取措施進(jìn)行加固。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)以其輕質(zhì)高強(qiáng)、防腐等優(yōu)勢(shì)，近年來成為鋼

2、筋混凝土加固領(lǐng)域主要的材料之一。各國(guó)研究人員已經(jīng)對(duì)FRP加固鋼筋混凝土柱的抗震性能進(jìn)行了大量的試驗(yàn)與理論研究，并取得了諸多成果。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)CFRP加固局部薄弱柱的抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)、有限元及理論分析，并研究了局部薄弱混凝土對(duì)柱承載力及延性的影響，以及CFRP對(duì)局部薄弱柱抗震性能的修復(fù)效果，進(jìn)而提出了加固局部薄弱柱所需CFRP用量的計(jì)算方法。本文主要的研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)首先分別對(duì)1個(gè)方截面薄弱柱及非薄弱對(duì)比柱

3、、2個(gè)圓截面薄弱柱、1個(gè)圓截面非薄弱對(duì)比柱以及3個(gè)圓截面加固薄弱柱進(jìn)行了擬靜力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:當(dāng)局部薄弱混凝土位于柱根時(shí)，會(huì)對(duì)柱的極限承載力、延性造成不利的影響。CFRP加固可以有效地改變局部薄弱柱的破壞形態(tài)，顯著提高局部薄弱柱的延性及耗能能力，并且可基本恢復(fù)薄弱柱的極限承載力，延緩局部薄弱柱縱向鋼筋的屈服及剛度的衰減;
　　(2)基于有限元軟件OpenSees，采用纖維有限元模型，對(duì)上述試件的滯回曲線進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并通過參數(shù)分

4、析，對(duì)48種不同工況局部薄弱柱的滯回曲線進(jìn)行了模擬分析，研究了當(dāng)局部薄弱混凝土位于柱根時(shí)，軸壓比、長(zhǎng)細(xì)比以及CFRP厚度對(duì)局部薄弱柱抗震性能的影響。研究表明:CFRP對(duì)局部薄弱柱的抗震加固效果隨軸壓比及CFRP厚度的增大而逐漸增大，隨長(zhǎng)細(xì)比的增加而逐漸減小;
　　(3)基于有限元軟件ABAQUS，采用三維有限元模型，對(duì)試件進(jìn)行了數(shù)值模擬，預(yù)測(cè)了各試件的滯回曲線、破壞位置及破壞形態(tài)，并通過對(duì)42種不同工況的局部薄弱柱的破壞形態(tài)及滯回

5、曲線進(jìn)行預(yù)測(cè)，研究了不同位置的薄弱混凝土對(duì)局部薄弱柱的影響，進(jìn)而提出了地震中局部薄弱柱破壞位置的判別方法。研究表明:地震作用下局部薄弱柱的破壞發(fā)生在柱根及薄弱區(qū)兩個(gè)區(qū)域之一，其發(fā)生初始破壞的位置同局部薄弱柱的級(jí)差率、軸壓比以及薄弱區(qū)位置有關(guān)。CFRP對(duì)局部薄弱柱承載力的加固效果與薄弱區(qū)混凝土強(qiáng)度、CFRP厚度及拉伸強(qiáng)度有關(guān);
　　(4)基于文獻(xiàn)中實(shí)測(cè)的FRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變曲線，提出了一個(gè)新的FRP約束混凝土應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系分析