CFRP加固鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能研究.pdf

1、大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式的建筑物由于材料老化、使用功能改變、設(shè)計與施工缺陷以及地震、戰(zhàn)爭等原因,均會導(dǎo)致原有結(jié)構(gòu)的承載力不足和抗震性能不滿足要求.為此,急需進(jìn)行加固和修復(fù).碳纖維聚合物(CFRP)補(bǔ)強(qiáng)加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)具有高強(qiáng)高效、不增加自重、不占空間和施工方便等明顯優(yōu)點(diǎn)在近幾年中成為一種頗受歡迎的加固方式,具有廣泛的應(yīng)用前景,將帶來巨大的社會經(jīng)濟(jì)效益.但其加固理論和技術(shù)仍處于發(fā)展和不斷完善的階段.鑒于此,該文從2002年開始,對CF

2、RP加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究.該文在進(jìn)行理論分析時,運(yùn)用有限元程序?qū)τ肅FRP加固和未加固的懸臂柱構(gòu)件進(jìn)行了非線性分析.在合理選用了單元模式及材料本構(gòu)關(guān)系,定義了適當(dāng)?shù)膯卧茐臏?zhǔn)則及單元屈服、開裂或破壞后的處理后,模擬了在軸向壓力與水平往復(fù)荷載作用下CFRP加固鋼筋混凝土柱的力學(xué)響應(yīng);并將柱加固前后的受力性能進(jìn)行比較,研究了滯回曲線及其骨架曲線、柱變形及延性、CFRP及箍筋的應(yīng)變等.結(jié)果表明CFRP橫向包裹柱

3、能夠增加柱的延性,改善柱的抗震性能.同時,對用CFRP加固和未加固的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)在施加地震波作用下進(jìn)行了非線性有限元動力分析.先對框架進(jìn)行模態(tài)分析,得到框架結(jié)構(gòu)自振頻率和振型等動力特性;再作考慮非線性的地震反應(yīng)時程分析,得出頂層的位移和加速度時程曲線等動力響應(yīng),同時比較了加固前后框架柱混凝土在地震作用下不同的應(yīng)力狀態(tài),并分析其原因.結(jié)果表明CFRP加固框架結(jié)構(gòu)能夠提高混凝土的強(qiáng)度,延緩混凝土的開裂,增加框架柱的延性,改善框架結(jié)構(gòu)的

4、抗震性能.該文在進(jìn)行試驗(yàn)研究時,根據(jù)工程實(shí)際和試驗(yàn)條件,應(yīng)用相似理論,選定了模型方案,設(shè)計和制作了兩個縮尺比為1/4的兩層單跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)模型.并進(jìn)行了加固、未加固及其震壞后再加固的三次模擬地震振動臺對比試驗(yàn)和試驗(yàn)結(jié)果分析.試驗(yàn)過程中測定了模型在震前和不同烈度地震作用后的動力特性,并作了比較和分析;進(jìn)行了在不同加速度峰值下El-Centro地震波的模擬地震振動臺試驗(yàn),研究了模型在不同強(qiáng)度地震作用下的加速度反應(yīng)和位移反應(yīng),以及鋼筋、