鋼—連續(xù)纖維復(fù)合筋增強(qiáng)混凝土柱抗震性能與設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，重要建筑和生命線工程的設(shè)計(jì)理念正從“抗倒塌”設(shè)計(jì)向震后“可修復(fù)”設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變，基于“可修復(fù)”設(shè)計(jì)是基于性能（功能、性態(tài)）設(shè)計(jì)的深化和發(fā)展。課題組結(jié)合纖維復(fù)合材料(FRP)和鋼筋的特點(diǎn)，進(jìn)行優(yōu)勢互補(bǔ)而提出了鋼-連續(xù)纖維復(fù)合筋(SFCB)。SFCB具有較高的初始剛度和穩(wěn)定可設(shè)計(jì)的屈服后二次剛度，可以減小結(jié)構(gòu)（比如橋梁）的震后殘余位移，從而提高結(jié)構(gòu)可修復(fù)性。
　　本文首先從材料層次上對SFCB的拉伸骨架曲線和往復(fù)拉伸性

2、能進(jìn)行了計(jì)算比較，驗(yàn)證了SFCB本構(gòu)關(guān)系符合復(fù)合法則。在鋼筋和FRP筋抗壓性能計(jì)算的基礎(chǔ)上，研究了SFCB不同參數(shù)下的抗壓性能，提出SFCB的受壓失效模式和等效失穩(wěn)應(yīng)力概念。對SFCB與混凝土在單向拉伸荷載下的黏結(jié)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，分析了SFCB黏結(jié)受力機(jī)理和拉拔試驗(yàn)破壞模式。
　　在截面層次上，研究了SFCB增強(qiáng)混凝土柱截面彎矩-曲率性能，提出了基于無量綱彎矩的截面屈服彎矩-曲率回歸公式。對SFCB混凝土柱截面最大可能彎矩-曲

3、率、峰值點(diǎn)彎矩-曲率進(jìn)行了參數(shù)分析，研究了二次剛度比、FRP斷裂應(yīng)變和混凝土受壓極限應(yīng)變等參數(shù)對SFCB截面彎矩-曲率的影響。
　　在構(gòu)件層次上，對SFCB增強(qiáng)混凝土柱進(jìn)行了靜力荷載和動(dòng)力荷載作用下的性能研究。靜力性能方面，基于4個(gè)SFCB柱和1個(gè)RC對比柱，進(jìn)行了低周反復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)研究。研究了SFCB柱柱腳變形場分布、裂縫發(fā)展、剛度退化、強(qiáng)度退化和耗能等指標(biāo)。在計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果吻合較好的基礎(chǔ)上，研究了多參數(shù)SFCB

4、柱的推覆性能，提出了考慮柱腳縱筋滑移、FRP斷裂應(yīng)變、軸壓比和剪跨比等參數(shù)的SFCB柱屈服位移、峰值位移的擬合公式。SFCB混凝土柱動(dòng)力性能研究方面，首先基于等初始剛度和等承載力原則分別對SFCB柱進(jìn)行了變化二次剛度比的定性時(shí)程分析，進(jìn)而對等初始剛度SFCB柱進(jìn)行了變化二次剛度比的非線性時(shí)程參數(shù)分析。地震動(dòng)選取了含加速度脈沖或速度脈沖的近場強(qiáng)地震動(dòng)，變化峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)進(jìn)行了參數(shù)分析，研究SFCB柱的平均峰值位移

5、和殘余位移響應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，對SFCB柱的殘余位移進(jìn)行了基于概率的易損性評價(jià)。在動(dòng)力性能理論分析基礎(chǔ)上，進(jìn)行了SFCB柱振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，研究了自振頻率、阻尼比、加速度響應(yīng)、位移響應(yīng)、應(yīng)變分布和柱腳平均曲率峰的變化，并對SFCB柱振動(dòng)臺(tái)性能進(jìn)行了初步的計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果的比較。
　　在設(shè)計(jì)方法方面，在靜力參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，研究了基于SDOF系統(tǒng)的考慮延性系數(shù)、二次剛度比和阻尼比等參數(shù)的SFCB柱反應(yīng)譜。在基于位移設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上，討論了