CFRP加固钢筋混凝土筒仓仓壁抗震性能研究

发布时间：2020-09-29 17:21

　　筒仓结构以容量大、占地少、卸料快、机械化程度高等优点,被广泛应用到各个领域。自从唐山大地震以来,对筒仓结构地震响应方向的研究越来越多,但纤维加固筒仓结构的地震响应方向的研究较少。本文以山东滨州北海有限公司钢筋混凝土氧化铝筒仓加固工程为背景,对碳纤维布加固的筒仓结构进行了抗震性能的研究,主要工作如下:首先对氧化铝筒仓工程进行了全面的检测鉴定,明确仓壁结构实际钢筋配置、混凝土强度等级、构件尺寸等工程指标,采用PKPM软件对氧化铝筒仓受力性能进行了复核验算,根据验算结果,做出氧化铝筒仓仓壁的加固设计方案。其次,采用SAP2000有限元软件建立碳纤维加固氧化铝筒仓数据模型,为方便比较,数据模型包括未加固筒仓、三层碳纤维加固筒仓、四层碳纤维加固筒仓和五层碳纤维加固筒仓等四种模型。最后根据地震活动的三要素选取适合氧化铝筒仓的三条强震记录(El Centro地震波、Taft地震波和天津宁河地震波),每条强震记录被调整为五个等级的地震强度,对氧化铝筒仓模型进行线性静力分析、加速度时程分析和位移时程分析,探究碳纤维加固氧化铝筒仓的抗震性能,主要分析结论如下:(1)对氧化铝筒仓进行线性静力分析,研究不同碳纤维布加固氧化铝筒仓的径向位移变化。数据显示随着碳纤维层数的增加,氧化铝筒仓的径向位移逐渐减小。结果表明碳纤维布为筒仓提供了有效的环向约束力,抑制筒仓径向位移的扩大,对氧化铝筒仓具有良好的加固效果。(2)随着碳纤维层数的增加,筒仓的径向位移在逐渐减小。但是随着碳纤维层数的增加,每层碳纤维布为氧化铝筒仓提供的有效约束力逐渐减小。(3)对氧化铝筒仓进行加速度时程分析,随着碳纤维加固的层数增加,筒仓的最大加速度不断增大。在不同的地震荷载下,随碳纤维层数的增加,加速度放大系数逐渐增大,数据分析表明碳纤维布加固对氧化铝筒仓的刚度起到增强作用。(4)对氧化铝筒仓进行位移时程分析,分析在多遇地震下不同层数碳纤维加固筒仓的最大相对位移变化。随着筒仓碳纤维层数的增加,筒仓的相对位移逐渐减小。碳纤维布对筒仓位移变形具有良好的抑制作用。
【学位单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU37;TU352.11
【部分图文】：

几何形状,筒仓,钢筋混凝土筒仓

1.1 引言筒仓是一种贮存粒状松散物体（如氧化铝）的特种结构，广泛应用于粮食储存、化工、冶金、煤矿以及建筑等多个专业。在用途上，可分为农业筒仓和工业筒仓。在几何形状上，可分为圆形、矩形和多边形等，与多边形筒仓和矩形筒仓相比，圆形筒仓有容积大、受力均匀等优点。在使用材料上，筒仓分为砖砌体筒仓、钢筒仓和钢筋混凝土筒仓。钢筋混凝土筒仓按浇筑形式，可分为预制装配式及整体浇筑式，预应力与非预应力筒仓。从经济、耐久性等方面考虑，工程上应用最广泛的是整体浇筑的普通钢筋混凝土筒仓。《钢筋混凝土筒仓设计规范》[1]上规定，筒仓内贮料的计算高度 hn与圆形筒仓的内径（矩形筒仓的短边）之比大于或是等于 1.5 时，是深仓，小于 1.5 时，是浅仓。在筒仓仓壁支撑结构上，可分为柱支撑式、筒壁支撑式、内柱与筒壁支撑式。本文研究的为内柱与筒壁支撑的筒仓。

几何形状,筒仓,钢筋混凝土筒仓

筒仓,人口大国,内柱,粮食

筒仓仓壁支撑结构上，可分为柱支撑式、筒壁支撑式、内柱与筒壁支撑式。本文研究的为内柱与筒壁支撑的筒仓。图 1.1 柱支撑式筒仓图 1.2 筒壁支撑式筒仓图1.3 内柱-筒壁支撑式筒仓中国是人口大国，粮食为守过之本。1958 年粮食部在广东召开的第一次全国设计会议，在全国掀起了粮仓设计的新高潮，砖石结构的立筒仓逐步兴起，钢筋混凝土结构立筒仓也逐渐在发展起来[2]。随着筒仓结构的蓬勃发展，钢筋混凝土筒仓结构在生产、生活中的应用越来越多。例如在生产水泥添加剂-粉煤灰的企业中，钢筋混凝土筒仓以其成本低、容量大等特点[3]被应用。但是随着钢筋混凝土筒仓服役的时间越来越长，筒仓各种破坏现象逐渐暴露出来，如钢筋混凝土筒仓仓壁过早的出现了竖向裂缝现象，钢筒仓出现了特有的“大象脚”等现象。纤维增强聚合物（Fiber Reinforced Polymer/Plastic，简称 FRP）是由纤维材料与基

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