用碳纖維布加固混凝土框架的試驗研究.pdf

1、高性能纖維增強復(fù)合材料(Fibet Reinforced Plastic，以下簡稱FRP)具有自重輕、強度高、適應(yīng)性強、施工便捷等特點，使其在結(jié)構(gòu)加固或翻新方面的應(yīng)用日益受到青睞。 本文在總結(jié)國內(nèi)外FRP加固技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種加固混凝土梁、柱端部的方法，即在梁柱相交的凹角處用短角鋼壓住沿梁或柱長度方向粘貼的縱向纖維布，再用沿梁或柱周長方向粘貼的橫向纖維布纏繞在短角鋼上，形成橫向纖維箍。同時，經(jīng)過試驗和理論分析，給出了其受力

2、機理和加固設(shè)計方法，并對采用這種加固方法加固的鋼筋混凝土框架進行了試驗研究，分析了其靜、動力性能。主要內(nèi)容如下： 1、介紹了用FRP和短角鋼來加固梁柱端部的方法，考慮FRP與混凝土之間的粘結(jié)效應(yīng)，建立了Ansys三維有限元模型，闡述了這種加固方法的傳力路線和受力機理，建立了計算模型，給出了確定縱、橫向纖維布用量和角鋼厚度的計算公式。 2、對采用這種方法加固的兩跨兩層鋼筋混凝土框架與不加固的相同框架進行了低周反復(fù)加載的對比

3、試驗研究。試驗表明，這種加固方法是行之有效的，鋁角鋼的存在減小了凹角處纖維布的應(yīng)力集中，避免了不確定的脆性破壞模式。同時，與對比框架相比，水平承載能力、位移延性和耗能能力都得到增強，加固框架的抗震能力提高了。與不加固的梁、柱構(gòu)件相比，縱向纖維布的存在使FRP加固構(gòu)件截面的受彎承載力和剛度提高了，橫向纖維布使受壓混凝土成為約束混凝土，改善了截面的轉(zhuǎn)動能力。 3、利用FRP約束矩形截面柱的混凝土應(yīng)力．應(yīng)變模型的研究成果，對一定軸壓力

4、下加固構(gòu)件的彎矩一曲率關(guān)系進行了分析。在此基礎(chǔ)上，建立了考慮FRP約束效應(yīng)的適用于四折線型彎矩一曲率模型的平面桿系單元的單元剛度矩陣，編制了靜力非線性分析程序，對框架進行了靜力非線性分析，并對分析結(jié)果與試驗結(jié)果進行了對比。數(shù)值分析結(jié)果與試驗結(jié)果符合較好，表明計算結(jié)果展現(xiàn)了框架的主要受力過程，如水平力一位移曲線、塑性鉸的位置和發(fā)展等。 4、研究了不同加固量、加固長度以及特別加強結(jié)構(gòu)中的薄弱構(gòu)件對加固效果的影響，指出合適的加固長度和

5、加固量可以擴大塑性區(qū)分布、轉(zhuǎn)移塑性鉸和破壞面的位置，提出了作為判斷依據(jù)的加固長度的確定方法。對加固的桿件予以選擇，特別增強薄弱的桿件，可以實現(xiàn)框架水平承載能力提高和位移延性改善的匹配，提高框架的抗震能力。 5、對用FRP加固的混凝土框架的動力性能進行了分析。以一個用Satwe設(shè)計的七層框架為算例，用簡化動力分析方法(能力-需求圖法)作為分析和評價框架抗震性能的手段，將結(jié)果與Satwe等工程軟件的分析結(jié)果作了對比。在此基礎(chǔ)上，對加