钢带-斜腹杆体外预应力加固砼框架受力特性分析

发布时间：2020-06-07 11:29

【摘要】：随着社会的不断进步,节约资源、保护环境已经成了当今中国社会发展的基本准则。在这种时代背景下,我国就有大量的既有建筑亟待加固维修。目前为止,已经被提出的加固方法众多。相比之下,体外预应力加固具有其独到之处。本文以国家自然科学基金(51468040)项目为依托,通过对斜腹杆体外预应力(索预应力)加固技术和横向钢带预应力加固技术整体加固的框架结构进行了受力特性分析。本文主要工作和结论如下:(1)对经梁端预应力加固和梁跨段斜腹杆体外预应力加固的简支梁(梁单元)进行了受剪理论分析,提出了加固混凝土简支梁的受剪承载力计算式。用软件ABAQUS建立了15根梁进行了分析与验证。得出:1)索预应力的调幅作用和钢带预应力的补强作用能形成互补优势,提高梁的承载能力、约束梁的变形。与原梁相比,剪跨比?=1.56时,极限荷载最大提高29.8%,相应挠度减小25.1%。仅加预应力索时,随着荷载增加,索应力增大并最终屈服;联合加固时,除索垂度为200mm的梁外,其余的梁随着荷载增加,钢带先受剪屈服,索应力减小,梁因材性极限而破坏。2)索预应力能限制裂缝的形成、调整裂缝的分布、开裂角度,使裂缝跨过更多的箍筋和钢带。3)适当的剪跨比是联合加固的重要前提。根据分析结果,建议剪跨比在1.0~2.0之间为宜,加固效果最优。(2)对3个加固工况(包含18个子工况)和1个未加固工况下的一榀框架施加了竖向和水平倒三角荷载,进行了纵向加固效果对比和横向因素变化分析。得出:1)加固能提高梁材料的利用率,约束梁跨中的挠度。对柱实现了卸荷,使柱有了受力的“富余空间”,但由于索加固所产生的侧移与索预应力成正比,索预应力越大,柱P-(35)效应越显著,施加索预应力产生的次轴力对柱的横向影响较大,对于柱的抗剪不利。2)柱及节点加钢带对由索预应力引起的侧移没有明显改善,但提高了柱的延性和承载能力,显著减小了节点拉损伤,延缓了节点压损伤的发展。梁端钢带避免了近节点混凝土破坏而危及节点,保证了索预应力的有效性和加固的可靠性。(3)通过对不同加固状态的3个框架模型进行了模态分析和弹塑性时程分析。着重研究了3个模型在3条地震波的激励下的变形与损伤。得出:1)3个模型的最大层间位移角均出现在底层,加固框架的层间位移角小于未加固框架,最大基底剪力值大于未加固框架。2)经整体加固后的框架,在地震波激励下,节点核心区钢带应力随时间逐渐减小。加固系统通过自身耗能和调动梁跨中耗能可以延缓梁端受拉纵筋和底层柱底纵筋的屈服。3)加固后的混凝土框架节点拉损伤显著减轻。加固有效地调动了梁的材性,使梁上损伤分布比较均匀,较好的保证了节点的相对安全。
【图文】：

常见加固方法

（b）斜腹杆体外预应力加固简图图 1. 2 体外预应力加固简图力钢带加固法（Reinforcement of Prestressed Steel Strip）由西安建筑科技组长期进行研究，已有较为成熟的理论基础[21-27]。通过对结构构件进行横向约束，控制结构构件的变形，，减少和延缓裂缝的产生与发展，增强
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU375.4

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本文编号：2701350