不同方向水平荷載作用下FRP約束RC方柱的抗震性能研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Fiber-Reinforced Polymer, FRP）由于重量輕、抗拉強(qiáng)度高、耐久性好等的優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)抗震加固領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注與應(yīng)用。作為鋼筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）框架結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件，RC柱的FRP抗震加固研究已開展較多，研究結(jié)果表明FRP加固后RC柱的抗震性能得到明顯改善與提高。
　　實(shí)際地震時(shí)，地震作用與結(jié)構(gòu)的主軸是成任意角度的，即建筑結(jié)構(gòu)實(shí)際上遭受的是多維地震作用

2、。對(duì)于RC柱，不同角度水平荷載作用下，一個(gè)主軸方向的累積損傷會(huì)對(duì)另一主軸方向產(chǎn)生不利影響，兩個(gè)主軸方向上強(qiáng)度和剛度的退化程度比單向加載時(shí)嚴(yán)重的多。已有關(guān)于FRP加固RC柱抗震性能的研究中，水平荷載的作用方向多與柱截面主軸方向一致，而對(duì)雙向地震作用下（水平荷載與柱截面主軸成一定角度）的研究則較少。此外，已有試驗(yàn)中RC柱的軸壓比較低且多為縮尺模型，目前尚無關(guān)于水平荷載作用方向?qū)RP加固足尺RC柱抗震性能影響的相關(guān)研究。本文以FRP加固足尺

3、RC方柱為研究對(duì)象，通過不同角度水平荷載下的擬靜力試驗(yàn)與基于OpenSees的抗震性能分析，考察水平荷載加載角度對(duì)其抗震性能的影響規(guī)律。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.完成了10個(gè)RC方柱（7個(gè)FRP塑性鉸區(qū)約束RC柱和3個(gè)未約束RC柱）在恒定軸力和不同方向往復(fù)水平荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)，考察了水平荷載加載角度和軸壓比對(duì)其抗震性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明：(1)軸壓比一定時(shí)，隨著水平荷載作用方向與截面主軸方向夾角的增大，F(xiàn)RP約束RC方柱

4、的水平承載力和極限位移角都有明顯降低，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)與應(yīng)用中必須予以考慮；(2)理論軸壓比為0.75（相應(yīng)設(shè)計(jì)軸壓比約為1.3）時(shí)，與低軸壓比（0.45）相比，F(xiàn)RP約束RC方柱的水平承載力仍有一定提高，延性顯著降低，但其極限位移角仍然能達(dá)到2.44％，滿足規(guī)范罕遇地震作用下2%位移角限值的要求。
　　2.基于OpenSees平臺(tái)，采用C++語言完成了FRP約束RC方柱單軸滯回本構(gòu)模塊的自主開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)本文試驗(yàn)結(jié)果的建模分析與有

5、限元模擬。分析計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，證明了本文所開發(fā)材料模塊的準(zhǔn)確性與適用性?；谏鲜鲆羊?yàn)證的分析方法，開展了350種工況的Pushover參數(shù)分析，分別考察了加載角度、軸壓比、塑性鉸區(qū)包裹高度等參數(shù)對(duì)FRP約束RC柱抗震性能的影響規(guī)律。
　　3.參數(shù)分析結(jié)果表明：(1)軸壓比小于0.4時(shí)，沿方柱主軸方向加載時(shí)的水平承載力最高，加載角度為30°時(shí)的水平承載力最低；(2)軸壓比大于0.4時(shí)，依然是主軸方向加載時(shí)的水平承載力最高