論文——afrp加固混凝土梁柱節(jié)點抗震性能有限元分析

1、AFRP加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點抗震性能有限元分析摘要：運用現(xiàn)有有限元程序ANSYS對AFRP加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點的抗震性能進行了分析。分析中考慮了非線性特征。模擬了在軸向壓力與水平往復荷載作用下AFRP加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點的力學響應(yīng)，并與非加固梁柱節(jié)點的受力性能進行比較。研究了滯回曲線及其骨架曲線、裂縫位置、梁柱節(jié)點延性等。結(jié)果表AFRP橫向包襄梁柱節(jié)點能夠增加梁柱節(jié)點的延性。改善梁柱節(jié)點的抗震性能。關(guān)鍵詞：AFRP；節(jié)點；加固；抗

2、震；有限元前言節(jié)點是框架結(jié)構(gòu)傳力的樞紐，起著傳遞和分配內(nèi)力、保證整體性的作用。在地震作用下，節(jié)點核心區(qū)經(jīng)受著很大的水平剪力，一般約為柱子剪力的4～6倍，易產(chǎn)生剪切脆性破壞。另外由于反復荷載的作用導致鋼筋粘結(jié)退化，發(fā)生鋼筋錨固破壞，從而大大降低節(jié)點的強度、剛度和耗能能力。節(jié)點一旦破壞，會使結(jié)構(gòu)處于極為不利的受力狀態(tài)，甚至導致整個結(jié)構(gòu)的倒塌。為了避免節(jié)點先于梁柱構(gòu)件而破壞，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中以“強節(jié)點弱構(gòu)件”作為設(shè)計原則。當框架節(jié)

3、點由于設(shè)計、施工不當，或是使用功能、使用環(huán)境發(fā)生改變，或是對結(jié)構(gòu)抗震要求提高等原因造成承載力不足，延性、剛度不夠或是抗震性能不足時，需對其進行加固補強。鋼筋混凝士節(jié)點作為框架結(jié)構(gòu)中一個重要組成部分，起到連接梁柱構(gòu)件、傳遞和分配內(nèi)力、保證結(jié)構(gòu)整體性的作用。震害與研究表明，框架結(jié)構(gòu)在水平與豎向荷載作用下，節(jié)點往往由于受到壓力、彎矩和剪力的共同作用成為結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)，震害表明，節(jié)點破壞成為框架倒塌的土要原因之一。在框架結(jié)構(gòu)中節(jié)點尺寸較小但

4、構(gòu)造相對復雜，并分布著較高的作川麻力，引起節(jié)點發(fā)生局部非線性損傷，增加了加固處理的難度。直交梁與樓板的存在使加固材料難于布置，梁柱端部凹角處較強的拉力和剪力作用需要特殊的錨同處理，柱邊梁塑性鉸引起的梁筋屈服滲透會降低節(jié)點耗能性能與剛度等等，這些問題都限制了一些傳統(tǒng)方法的實施，需要探討一些新的加固方法，或?qū)鹘y(tǒng)方法進行一些改良完善，使其適用于節(jié)點加固。轉(zhuǎn)移梁端塑性鉸已被實踐證明是一種有效的改善節(jié)點性能的措施，其指導思想是對梁配筋采取措施加

5、強柱邊截面的抗彎強度，迫使塑性鉸離開柱邊一定距離形成，以推遲或避免柱邊梁筋進入屈服。使節(jié)點內(nèi)梁筋粘結(jié)性能得到保證。為了實現(xiàn)塑性鉸外移，必須使柱面處梁截面抗彎強度超過預期梁鉸處的抗彎強度，在加固時，這一點可以通過在柱邊一定范圍內(nèi)布置加固材料實現(xiàn)，角鋼或焊接鋼板由于具有良好的韌性、較高的強度、焊接性能和表面性能等特考慮到實際工程中帶有正交梁的立體節(jié)點十分常見，吳波等對帶有正交梁的立體節(jié)點采用碳纖維布進行了抗震加固的研究，鋼筋混凝土節(jié)點試件按

6、強柱強梁弱節(jié)點的原則設(shè)計，加固方式如圖5所示，首先左蘩在節(jié)點核心區(qū)分條粘貼一層折線形碳纖維布(圖中的①)，并…直延伸到周圍的粱各150mm作為錨固，兩個試件折線形碳纖維布沿柱高方向的總寬度為3l0mm，一個試件的為180mm，然后在各梁根緊靠節(jié)點核心區(qū)處各纏3層50mm寬的碳纖維布粱箍混凝土套加固法用高性能鋼纖維混凝土進行加固，加固方案為加固柱子和節(jié)點核心區(qū)，并向粱端延伸100mm，加固層的厚度為25mm，加固所用的鋼纖維混凝土的抗拉強

7、度和抗壓強度分別是9MPa和75MPa，試驗結(jié)果表明，加固后試件的抗震性能得到了明顯的提高，破壞形態(tài)可以從不加固時的脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榱簧铣鏊苄糟q的延性破壞，試件的耗能能力和剛度退化得到了明顯的改善。文獻28進行了采用粘鋼加固框架節(jié)點和碳纖維加固框架節(jié)點兩種方法的比較，發(fā)現(xiàn)粘鋼加固節(jié)點和碳纖維加固節(jié)點都可以提高節(jié)點的屈服強度、極限強度、延性、剛度及抗震性能，在該文的試驗條件下粘鋼加固對抗震性能的提高優(yōu)于碳纖維的。文獻29通過柱加大截面法及粘

8、鋼法加固框架節(jié)點的試驗研究結(jié)果對兩者在承載力、剛度、延性及耗能能力等方面進行了比較，結(jié)果表明兩者極限承載力提高程度相近，粘鋼加固試件的延性及耗能能力提高優(yōu)于柱加大截面法加固的試件，但剛度提高程度相對較小。文獻30進一步總結(jié)了加大截面法、粘鋼法及粘碳纖維法加固框架節(jié)點的試驗結(jié)果，并對三種加固方法在承載力、剛度、延性及耗能能力等方面進行了比較與分析，結(jié)果表明，三種加固方法都基本可以改變節(jié)點核芯區(qū)脆性破壞的性質(zhì)，節(jié)點核芯區(qū)的極限強度、延性、剛