鋼—連續(xù)纖維復合筋增強混凝土柱抗震性能與設計方法研究.pdf

1、隨著社會、經濟的發(fā)展，重要建筑和生命線工程的設計理念正從“抗倒塌”設計向震后“可修復”設計轉變，基于“可修復”設計是基于性能（功能、性態(tài)）設計的深化和發(fā)展。課題組結合纖維復合材料(FRP)和鋼筋的特點，進行優(yōu)勢互補而提出了鋼-連續(xù)纖維復合筋(SFCB)。SFCB具有較高的初始剛度和穩(wěn)定可設計的屈服后二次剛度，可以減小結構（比如橋梁）的震后殘余位移，從而提高結構可修復性。
　　本文首先從材料層次上對SFCB的拉伸骨架曲線和往復拉伸性

2、能進行了計算比較，驗證了SFCB本構關系符合復合法則。在鋼筋和FRP筋抗壓性能計算的基礎上，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)應力概念。對SFCB與混凝土在單向拉伸荷載下的黏結性能進行了試驗研究，分析了SFCB黏結受力機理和拉拔試驗破壞模式。
　　在截面層次上，研究了SFCB增強混凝土柱截面彎矩-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、峰值點彎矩-曲率進行了參數(shù)分析，研究了二次剛度比、FRP斷裂應變和混凝土受壓極限應變等參數(shù)對SFCB截面彎矩-曲率的影響。
　　在構件層次上，對SFCB增強混凝土柱進行了靜力荷載和動力荷載作用下的性能研究。靜力性能方面，基于4個SFCB柱和1個RC對比柱，進行了低周反復荷載作用下的擬靜力試驗研究。研究了SFCB柱柱腳變形場分布、裂縫發(fā)展、剛度退化、強度退化和耗能等指標。在計算結果和試驗結果吻合較好的基礎上，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柱進行了變化二次剛度比的定性時程分析，進而對等初始剛度SFCB柱進行了變化二次剛度比的非線性時程參數(shù)分析。地震動選取了含加速度脈沖或速度脈沖的近場強地震動，變化峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)進行了參數(shù)分析，研究SFCB柱的平均峰值位移

5、和殘余位移響應。在此基礎上，對SFCB柱的殘余位移進行了基于概率的易損性評價。在動力性能理論分析基礎上，進行了SFCB柱振動臺試驗研究，研究了自振頻率、阻尼比、加速度響應、位移響應、應變分布和柱腳平均曲率峰的變化，并對SFCB柱振動臺性能進行了初步的計算和試驗結果的比較。
　　在設計方法方面，在靜力參數(shù)分析的基礎上，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柱反應譜。在基于位移設計方法的基礎上，討論了