震损钢筋混凝土框架结构复合加固后抗震性能研究

发布时间：2017-04-06 12:12

  本文关键词：震损钢筋混凝土框架结构复合加固后抗震性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,世界上应用最为广泛的建筑结构形式是钢筋混凝土结构,大部分钢筋混凝土结构的设计基准期是五十年。可是,有很大一部分建筑物在设计使用基准期内受各种不利因素的影响,如：自然灾害、性能退化、用途改变、设计和施工不达标、环境影响等。结构的使用功能随着建筑结构使用年限的增长而逐渐下降是一个不可逆转的客观自然规律。因此,对现有的建筑结构进行加固措施,延长建筑的寿命已经成为一种趋势,对建筑结构的加固的研究已经成为了一个全球性的新课题。对于建筑鉴定加固的研究,世界上各个国家对粘贴碳纤维布加固构件和外包角钢方式进行加固结构的加固方法的研究已经比较成熟,然而对既有建筑采取粘贴碳纤维和外包角钢复合加固的研究还是非常少见。而且目前的研究主要是集中在单个构件和单个节点上的研究,对整个框架结构的研究仍然是少之又少,特别是对已经损伤后的钢筋混凝土框架结构更是罕见。由于在现实的实际工程中往往是要对整个结构体系进行加固,因此本试验采用角钢和碳纤维布两种加固材料对四榀已经受损钢筋混凝土框架结构分别进行复合加固、碳纤维布加固、角钢加固、不加固的方式进行加固对比,再用MTS电液压伺服对加固框架进行低周期反复施加水平方向荷载的抗震试验研究。将其中的一榀框架不进行加固,做为对照构件,其余三榀框架采用不同方式加固,进行低周反复荷载试验,然后与不加固构件进行对比。试验的过程中重点记录试件的相应裂缝发展情况、荷载、位移以及采用电脑控制应变采集仪对加固材料(角钢和碳纤维布)的应变进行动态采集。根据试验结果的分析对比,绘制出各个试件的滞回曲线和骨架曲线,滞回环曲线和刚度刚度退化曲线。研究对比采用三种不同加固方案对试验框架结构的抗震能力的影响。对比分析试验结果表明：(1)碳纤维及钢板复合加固法能有效延缓框架刚度退化和提高承载能力退化的能力,从而提高构件抵抗反复荷载的能力。特别是对结构承载能力降低的延缓作用,碳纤维和角钢复合加固法比碳纤维加固法和角钢加固法都有较大幅度的提高。(2)对比四榀框架的滞回环和滞回曲线：受损钢筋混凝土框架通过复合加固后仍然具有较强的吸能耗能能力和良好的延性。(3)碳纤维和角钢复合加固后的构件可以较大程度的提高结构承载能力,包括构件的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载。通过对开裂荷载数值的增加,碳纤维和角钢复合加固后的屈服载荷明显高于碳纤维补强加固钢框架。说明在一定程度上钢板与碳纤维可以很好地共同工作。(4)加固后的钢筋混凝土框架在低周期反复加载作用下,消耗地震能量的耗能能力任然很强,和DBKJ的耗能能力相对比,FHKJ和TXWKJ、JGKJ都可以大幅度提高了结构的抗震耗能能力。(5)碳纤维和角钢两种加固材料对于提高框架结构的开裂荷载与屈服荷载起到很大的作用,其中对于提高开裂荷载的情况：角钢加固提高提高开裂荷载91%,碳纤维加固提高开裂荷载59%,角钢加固方法对混凝土开裂荷载的作用要高于碳纤维作用；对于提高屈服荷载情况：角钢加固提高屈服荷载40%,碳纤维加固提高屈服荷载7%,角钢加固方法提高损伤混凝土框架的屈服荷载作用要比碳纤维布加固法明显。
【关键词】：钢筋混凝土结构 复合加固 抗震 骨架曲线 滞回曲线 抗震能力
【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375;TU352.11
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 本课题研究的背景和意义11-12
• 1.2 碳纤维布和外包钢复合加固的研究现状12-14
• 1.2.1 外包钢和粘贴碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱的受力性能12-13
• 1.2.2 外包钢和粘贴碳纤维复合加固梁的研究现状13
• 1.2.3 粘钢和碳纤维复合加固框架节点研究现状13-14
• 1.3 混凝土结构加固技术的发展14-15
• 1.4 本文研究的试验内容和目的方法15-17
• 第2章 试验设计17-32
• 2.1 试验目的17
• 2.2 试件加固方案设计17-20
• 2.3 试件材料的力学性质20-22
• 2.3.1 混凝土立方体抗压强度20-21
• 2.3.2 钢筋强度21
• 2.3.3 角钢力学性能21-22
• 2.3.4 碳纤维布及结构胶的力学性能22
• 2.4 试件的制作22-27
• 2.4.1 DBKJ的制作22-24
• 2.4.2 TXWKJ的加固24-25
• 2.4.3 JGKJ的加固25-26
• 2.4.4 FHKJ的加固26-27
• 2.5 试验装置和加载方案27-30
• 2.5.1 试验的加载装置27-29
• 2.5.2 试验加载方案29-30
• 2.6 试验观测内容及测点布置30-32
• 2.6.1 裂缝观测30
• 2.6.2 开裂荷载和屈服荷载30
• 2.6.3 极限荷载30-31
• 2.6.4 水平荷载和框架水平位移31-32
• 第3章 试验现象及分析32-41
• 3.1 试验加载过程32
• 3.2 各构件的试验现象及分析32-39
• 3.2.1 DBKJ试件的试验现象32-34
• 3.2.2 TXWKJ试件的试验现象34-35
• 3.2.3 JGKJ试件的试验现象35-38
• 3.2.4 FHKJ试件的试验现象38-39
• 3.3 试验现象对比分析39-41
• 第4章 加固钢筋混凝土框架抗震性能研究41-54
• 4.1 各构件的滞回曲线和耗能能力分析41-43
• 4.2 各构件的骨架曲线及分析43-46
• 4.3 各构件的耗能分析46-48
• 4.4 各构件抗震性能分析48-53
• 4.4.1 各构件延性分析48-49
• 4.4.2 各构件刚度退化性能分析49-52
• 4.4.3 各构件承载力退化性能分析52-53
• 4.5 各构件加固效果分析53-54
• 第5章 试验模型的有限元分析54-60
• 5.1 有限元软件简介54
• 5.2 建立有限元模型应用的本构关系54-55
• 5.3 建立有限元模型55
• 5.4 试验结果与ABAQUS有限元模拟结果之间的对比55-60
• 5.4.1 运用有限元方法模拟损伤混凝土和构件开裂55-56
• 5.4.2 实际试验的滞回曲线与有限元模型的滞回曲线的对比分析56-58
• 5.4.3 实际试验的骨架曲线与有限元分析骨架曲线的对比分析58-60
• 第6章 结论与展望60-62
• 6.1 结论60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 后记66-67
• 攻读硕士学位期间论文发表及科研情况67

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