低性能RC結構倒塌安全儲備與FRP抗震加固.pdf

1、近年來在全世界范圍內(nèi)頻繁發(fā)生強烈地震，地震的發(fā)生對結構產(chǎn)生嚴重破壞，造成嚴重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。而我國又是一個地震多發(fā)國家，在城市中大量的RC框架結構是地震作用時主要的承災體，其中對于采用1970年以前舊規(guī)范設計的低延性RC結構和處于沿海地帶氯鹽侵蝕環(huán)境下的銹蝕RC結構這類低性能RC結構由于缺乏足夠的延性和耗能能力更易在強震作用時發(fā)生嚴重破壞甚至倒塌，因此對此類結構的抗震加固迫在眉睫以提高其抗震能力。纖維增強復合材料(FRP)由于具有

2、大的比強度與比模量、良好的耐腐蝕性能與耐久性性能和易于應用等特點，廣泛的運用在結構的抗震加固領域。結構的抗倒塌能力是基于性能抗震設計的核心目標，采用倒塌安全儲備為指標指導FRP抗震加固，以保證加固后結構在具有足夠抗倒塌能力的前提下，避免不必要的經(jīng)濟浪費，使加固更為合理。本文主要的研究內(nèi)容如下:
　　(1)針對低延性RC框架結構梁柱節(jié)點在數(shù)值模擬層面進行了模擬與FRP抗震加固。先對目前已有的三種定參理論針對FRP加固前后低延性梁柱節(jié)

3、點的適用性進行了討論分析，然后在認為可行的斜壓桿理論的基礎上分別對FRP加固前與FRP加固后情況的約束假定和強度折減假定進行了改進，提出了對低延性梁柱節(jié)點及FRP加固后節(jié)點的定參方法。最后采用OpenSees對FRP加固前后低延性梁柱節(jié)點組合體進行了數(shù)值模擬，并與實驗結果相比較，該定參方法得到驗證。實現(xiàn)了梁柱節(jié)點的精細化建模，為接下來RC低延性結構的建模分析打下基礎。
　　(2)針對低延性RC框架結構刻畫了其初始損傷與推覆作用下的

4、整體損傷發(fā)展，并基于加固目標倒塌安全儲備系數(shù)(CMR)對抗倒塌能力不足的低延性RC結構在數(shù)值層面進行了FRP抗震加固。首先采用多模態(tài)損傷模型刻畫了低延性RC結構相較新建完好結構的初始損傷與在推覆作用下的整體損傷發(fā)展，并對其進行了基于推覆(pushover)分析的倒塌安全儲備能力的評估，然后考慮加固結構的后續(xù)使用壽命的基礎上提出了加固目標CMR值，以此來指導低延性RC結構的FRP抗震加固，在保證加固結構在后續(xù)使用壽命內(nèi)具有充足的抗倒塌能力

5、的前提下，使加固更為經(jīng)濟合理。通過算例印證了損傷刻畫的合理性和以加固目標CMR值指導加固的可行性。
　　(3)針對銹蝕RC框架結構探討了其初始損傷的刻畫與在強震作用下整體損傷的發(fā)展，并在此基礎上基于倒塌安全儲備系數(shù)CMR實現(xiàn)了FRP的抗震加固，體現(xiàn)了銹蝕及FRP加固銹蝕結構CMR的時變性。仍采用OpenSees數(shù)值模擬方法，用多模態(tài)損傷模型刻畫了銹蝕結構初始損傷并探討分析了鋼筋銹蝕程度對結構初始損傷的影響及在強震作用下銹蝕結構整體

6、損傷的發(fā)展趨向，并考慮銹蝕RC結構不同剩余使用年限采用基于增量動力分析(IDA)的倒塌安全儲備能力的方法來評估銹蝕結構的倒塌安全儲備能力。對于抗倒塌能力不足的銹蝕RC結構，采用FRP對其進行抗震加固，考慮了三個具有代表性的加固時間節(jié)點及FRP加固后鋼筋銹蝕的發(fā)展情況。通過算例印證了對銹蝕RC結構整體和初始損傷的合理性，體現(xiàn)出銹蝕及FRP加固后結構CMR具有時變性的特點。最后采用pushover方法對算例結構進行了倒塌安全儲備分析，pus