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植筋加层框架结构的抗震性能试验及模拟研究

发布时间:2018-07-14 14:29
【摘要】:植筋是土木工程领域结构加固和改造的最有效方法之一,针对即有建筑进行植筋加层改造是一种简便易行,具有较好经济效益的增加建筑物使用面积的方法,适用于老城区的改造工程。目前,针对无机锚固材料植筋工艺的研究主要停留在钢筋拉拔试验、构件试验、节点试验这三个层次,还未有对植筋加层框架的整体抗震性能进行充足的试验研究。在加层工程中,植筋位置常常为钢筋布置密集的梁柱节点区域,即使可以保证所植钢筋得到充分锚固,但钻孔过程对原结构中混凝土及钢筋的损伤是难以避免的,且这些受到损伤的节点在协同工作时其性能是否依然满足抗震要求是难以直接通过理论分析判断的,国内外有大量这方面的试验研究,但主要集中在静力研究上,对于植筋加层结构在地震动力作用下的结构承载及变形特性的试验研究很少,对其抗震性能的系统研究还比较欠缺。所以有必要对整个加层钢筋混凝土框架进行拟静力试验研究,并对研究结果进行充足的分析。本文在总结国内外植筋加层理论的研究现状,研究进展和发展趋势的基础上,采用拟静力试验,重点对两层及三层混凝土植筋加层结构、钢结构加层结构以及采用碳纤维加固植筋节点的框架结构在低周反复荷载作用下的抗震性能开展了试验研究。通过整浇及植筋框架在加载过程中的变形、开裂、破坏情况、受拉破坏特征等揭示混凝土植筋加固的锚固机理、粘结-滑移本构关系。对于不同层数的整浇框架结构、混凝土植筋结构、钢结构植筋结构及碳纤维加固节点结构的破坏机理、变形能力、在地震荷载作用下的耗能能力等均进行了试验研究。最后通过大型有限元软件ABAQUS建立植筋框架结构的二维有限元模型,验证各类植筋框架用于抗震加固的可行性,以期为植筋加层技术的工程设计和应用提供理论指导。
[Abstract]:Planting reinforcement is one of the most effective methods for strengthening and reforming structures in the field of civil engineering. It is suitable for the renovation project of the old city. At present, the research on the reinforcement planting technology of inorganic anchoring material is mainly focused on the three levels of steel bar drawing test, component test and joint test, but there is no sufficient experimental study on the overall seismic behavior of the reinforced concrete frame. In the storied engineering, the reinforcement is often located in the Liang Zhu joint area with dense reinforcement. Even if the reinforcement can be fully anchored, it is difficult to avoid the damage to the concrete and the steel bar in the original structure during the drilling process. It is difficult to judge whether the performance of these damaged nodes can still meet the seismic requirements when they work together. There are a large number of experimental studies in this field at home and abroad, but mainly focused on static research. There are few experimental studies on the load-bearing and deformation characteristics of the storied structure under seismic dynamic action, and the systematic study on its seismic performance is still lacking. So it is necessary to study the whole reinforced concrete frame by pseudo-static test and analyze the results. On the basis of summing up the research status, research progress and development trend of the theory of planting reinforcement layer at home and abroad, this paper uses quasi-static test to focus on the structure of two-story and three-story reinforced concrete reinforcement adding layer. The seismic behavior of steel structure and frame structure strengthened with carbon fiber under low cyclic loading is studied experimentally. The anchoring mechanism and bond-slip constitutive relation of reinforced concrete reinforcement are revealed through the deformation, cracking, failure and tensile failure characteristics of the whole cast-in-place frame and the steel frame during the loading process. The failure mechanism, deformation capacity and energy dissipation capacity of cast-in-place frame structure, concrete reinforced structure, steel reinforced structure and carbon fiber reinforced joint structure with different layers are studied experimentally. Finally, the two-dimensional finite element model of reinforced frame structure is established by Abaqus, which verifies the feasibility of all kinds of reinforced frames used in seismic reinforcement, in order to provide theoretical guidance for the engineering design and application of reinforcement adding technology.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU352.11

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本文编号:2121937

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