FRP加固定量损伤RC圆柱抗震性能研究

发布时间：2017-10-22 08:31

  本文关键词：FRP加固定量损伤RC圆柱抗震性能研究

  更多相关文章： 纤维增强复合材料(FRP) 芳纶纤维薄板(AFL) RC圆柱 定量损伤 抗震

【摘要】：近年来破坏性大地震频发,大量年久失修的钢筋混凝土柱(RC柱)发生破坏。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer)由于其强度高、施工方便、耐久性好等优点在建筑加固中得到了广泛的应用,FRP加固RC柱的力学性能的相关研究也较为深入。然而目前大部分研究都是针对无损RC柱,而实际工程中需要加固补强的大多RC柱存在不同程度的损伤,直接将FRP加固无损RC柱的结果运用到损伤RC柱进行计算可能会带来一定的安全隐患,因此有必要研究FRP加固损伤RC柱的抗震性能。本文采用芳纶纤维薄板(AFL)对定量损伤RC圆柱进行加固,并通过拟静力试验和有限元模拟分析其抗震性能。主要研究内容和结论有:1)按照规范制作无损RC圆柱试件,对其进行拟静力试验。根据RC柱在拟静力试验过程中得到的试验数据,结合Park-Ang损伤模型计算得到每次循环后RC圆柱的损伤度。同时参考已有文献对RC柱损伤程度的等级规定,制作按照Park-Ang损伤模型定义的损伤度为0、0.23、0.42、0.72的定量损伤RC圆柱;2)采用100mm宽度的AFL分别以满包、50mm间距、100mm间距环向缠绕加固定量损伤RC圆柱,另设置一个无损伤无加固RC柱对照试件,分别对各试件进行拟静力试验研究。通过试验研究各试件的破坏模式、荷载-位移滞回曲线、抗剪承载力、位移延性系数、骨架曲线等分析其抗震性能。试验表明RC柱从加固前的弯剪破坏转变为加固后延性较好的弯曲破坏,滞回耗能能力提升明显,抗剪承载力和位移延性系数都有了明显的提升。且满包加固比间距加固效果更好。预损伤度对RC柱抗震性能影响很大,随着损伤度的增大,RC柱抗震性能变差。但即使是按照Park-Ang损伤模型定义的损伤度为0.72的RC柱经FRP加固后的抗震性能也能恢复到损伤前的状态;3)对已有FRP加固RC柱抗剪承载力的计算模型进行了研究,选取了相对于试验结果误差较小的计算模型,并结合本文试验数据得到了FRP加固定量损伤RC柱抗剪承载力的计算公式,通过进一步与已有试验对比,验证其具有一定的准确性;4)通过ANSYS建立了FRP加固定量损伤RC圆柱的有限元模型,完整模拟了试验全过程,模拟结果和试验吻合性较好。并对已验证模型进行了进一步的参数分析,探讨了轴压比、FRP种类、加固厚度、加固高度、预应力等参数对FRP加固RC柱抗震性能的影响,初步得到了效率较高的加固方式,可供后续研究和工程实践参考。
【关键词】：纤维增强复合材料(FRP) 芳纶纤维薄板(AFL) RC圆柱 定量损伤 抗震
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU375.3;TU352.11
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究现状12-20
• 1.2.1 混凝土损伤研究12-16
• 1.2.2 FRP加固RC柱抗震性能试验研究16-17
• 1.2.3 FRP加固RC柱抗震性能有限元研究17-18
• 1.2.4 FRP加固受损RC柱力学性能研究18-20
• 1.3 本文研究内容20-21
• 第二章 FRP加固定量损伤RC圆柱抗震性能试验研究21-46
• 2.1 试件制作21-22
• 2.2 预损伤及加固方式22-29
• 2.2.1 预损伤方式22-25
• 2.2.2 加固方式25-29
• 2.3 试验方法29-31
• 2.3.1 加载方案29-31
• 2.3.2 数据采集31
• 2.4 试验结果与分析讨论31-44
• 2.4.1 破坏模式31-33
• 2.4.2 荷载-位移滞回曲线33-36
• 2.4.3 骨架曲线36-37
• 2.4.4 抗剪承载力37-38
• 2.4.5 延性38-40
• 2.4.6 滞回耗能40-41
• 2.4.7 FRP应变41-44
• 2.5 本章小结44-46
• 第三章 FRP加固定量损伤RC柱抗剪承载力理论研究46-59
• 3.1 FRP加固RC柱破坏模式研究46-48
• 3.1.1 普通RC柱破坏模式46-47
• 3.1.2 FRP加固RC柱破坏模式47-48
• 3.2 FRP加固无损RC柱抗剪承载力计算方法48-53
• 3.2.1 RC柱抗剪承载力计算方法48-50
• 3.2.2 FRP加固RC柱抗剪承载力计算方法50-51
• 3.2.3 各算法对比试验结果51-53
• 3.3 FRP加固定量损伤RC柱抗剪承载力计算方法53-56
• 3.4 公式验证56-57
• 3.5 参数分析57-58
• 3.6 本章小结58-59
• 第四章 FRP加固定量损伤RC圆柱抗震性能数值分析59-81
• 4.1 材料属性与破坏准则59-62
• 4.1.1 混凝土单元59-61
• 4.1.2 钢筋单元61
• 4.1.3 纤维薄板单元61-62
• 4.2 有限元模型建立62-65
• 4.2.1 基本假设62
• 4.2.2 收敛技巧62-64
• 4.2.3 加载方式64
• 4.2.4 预损伤方式64-65
• 4.3 有限元计算结果与分析65-74
• 4.3.1 破坏模式65-69
• 4.3.2 滞回曲线69-71
• 4.3.3 骨架曲线71-73
• 4.3.4 箍筋和FRP应变73-74
• 4.4 参数化分析74-79
• 4.4.1 轴压比影响74-75
• 4.4.2 FRP种类影响75-76
• 4.4.3 FRP加固厚度影响76-77
• 4.4.4 FRP加固高度影响77-78
• 4.4.5 FRP预应力影响78-79
• 4.5 本章小结79-81
• 结论与展望81-83
• 结论81-82
• 展望82-83
• 参考文献83-89
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果89-90
• 致谢90-91
• 附件91

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