CFRP加固局部薄弱柱抗震性能研究.pdf

1、鋼筋混凝土柱的質量受施工及環(huán)境因素影響較大，如施工期間混凝土振搗和養(yǎng)護不足、服役期間經(jīng)受凍融循環(huán)等情況都可能造成柱中局部混凝土的劣化。在實際工程中，上述因素導致的局部薄弱柱較為常見，且不易被人們直觀地察覺，這會給整體結構安全埋下隱患，甚至可能在地震中發(fā)生嚴重的事故。現(xiàn)代建筑檢測技術的發(fā)展，使得人們可以更容易通過檢測設備發(fā)現(xiàn)柱中局部薄弱混凝土的存在并及時采取措施進行加固。碳纖維增強復合材料(CFRP)以其輕質高強、防腐等優(yōu)勢，近年來成為鋼

2、筋混凝土加固領域主要的材料之一。各國研究人員已經(jīng)對FRP加固鋼筋混凝土柱的抗震性能進行了大量的試驗與理論研究，并取得了諸多成果。本文在前人研究的基礎上，對CFRP加固局部薄弱柱的抗震性能進行了試驗、有限元及理論分析，并研究了局部薄弱混凝土對柱承載力及延性的影響，以及CFRP對局部薄弱柱抗震性能的修復效果，進而提出了加固局部薄弱柱所需CFRP用量的計算方法。本文主要的研究內容如下:
　　(1)首先分別對1個方截面薄弱柱及非薄弱對比柱

3、、2個圓截面薄弱柱、1個圓截面非薄弱對比柱以及3個圓截面加固薄弱柱進行了擬靜力試驗。試驗結果表明:當局部薄弱混凝土位于柱根時，會對柱的極限承載力、延性造成不利的影響。CFRP加固可以有效地改變局部薄弱柱的破壞形態(tài)，顯著提高局部薄弱柱的延性及耗能能力，并且可基本恢復薄弱柱的極限承載力，延緩局部薄弱柱縱向鋼筋的屈服及剛度的衰減;
　　(2)基于有限元軟件OpenSees，采用纖維有限元模型，對上述試件的滯回曲線進行了預測，并通過參數(shù)分

4、析，對48種不同工況局部薄弱柱的滯回曲線進行了模擬分析，研究了當局部薄弱混凝土位于柱根時，軸壓比、長細比以及CFRP厚度對局部薄弱柱抗震性能的影響。研究表明:CFRP對局部薄弱柱的抗震加固效果隨軸壓比及CFRP厚度的增大而逐漸增大，隨長細比的增加而逐漸減小;
　　(3)基于有限元軟件ABAQUS，采用三維有限元模型，對試件進行了數(shù)值模擬，預測了各試件的滯回曲線、破壞位置及破壞形態(tài)，并通過對42種不同工況的局部薄弱柱的破壞形態(tài)及滯回

5、曲線進行預測，研究了不同位置的薄弱混凝土對局部薄弱柱的影響，進而提出了地震中局部薄弱柱破壞位置的判別方法。研究表明:地震作用下局部薄弱柱的破壞發(fā)生在柱根及薄弱區(qū)兩個區(qū)域之一，其發(fā)生初始破壞的位置同局部薄弱柱的級差率、軸壓比以及薄弱區(qū)位置有關。CFRP對局部薄弱柱承載力的加固效果與薄弱區(qū)混凝土強度、CFRP厚度及拉伸強度有關;
　　(4)基于文獻中實測的FRP約束混凝土應力-應變曲線，提出了一個新的FRP約束混凝土應力-應變關系分析