鋼—連續(xù)纖維復(fù)合筋增強混凝土柱抗震性能與設(shè)計方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展,重要建筑和生命線工程的設(shè)計理念正從“抗倒塌”設(shè)計向震后“可修復(fù)”設(shè)計轉(zhuǎn)變,基于“可修復(fù)”設(shè)計是基于性能(功能、性態(tài))設(shè)計的深化和發(fā)展。課題組結(jié)合纖維復(fù)合材料(FRP)和鋼筋的特點,進行優(yōu)勢互補而提出了鋼-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、能進行了計算比較,驗證了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)性能進行了試驗研究,分析了SFCB黏結(jié)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(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(fù)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(biāo)。在計算結(jié)果和試驗結(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(yīng)。在此基礎(chǔ)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(chǔ)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(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柱振動臺性能進行了初步的計算和試驗結(jié)果的比較。
  在設(shè)計方法方面,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)計方法的基礎(chǔ)上,討論了

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