自应力高强混凝土加固剪力墙抗震性能研究

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剪力墙作为一种常见的抗侧力构件,受结构老化、自然灾害、施工管控不力等影响,有时需要进行加固处理来保证结构安全。针对梁板低强度混凝土浇筑时不同程度渗入高强度混凝土剪力墙内这一工程问题,现有的加固方法很难满足课题需求,因此本文提出采用自应力高强混凝土局部置换不合格墙体,形成有竖向条带状加强区域的复合墙体,主要研究内容如下:(1)设计制作四片钢筋混凝土剪力墙,进行了两类试验,第一类主要对下半部混凝土合格,上半部混凝土强度偏低的剪力墙进行受弯研究,并考虑了加固位置的影响;第二类则主要研究本加固方法对于全高混凝土不合格墙体的受剪加固效果,全高加固的部分试件由于设备量程问题,最终并未破坏。通过试验研究了试件裂缝开展、水平承载力、延性、耗能能力、抗侧刚度、应力应变等性能的变化。结果表明,加固墙体上半部后,整体试件的水平承载力、延性、耗能能力均有不同程度的提升,而对开裂荷载、抗侧刚度的影响则缺乏规律性。同时设置竖向加强带可以改变裂缝发展趋势,阻断裂缝的延伸,加强带能够显著提升加固区域的抗剪承载力,试验过程中新旧混凝土交界面工作良好。(2)建立考虑混凝土塑性损伤的剪力墙有限元模型,通过与试验数据对比,验证了模型的可靠性,并以此为基础,建立全高加固剪力墙的拓展有限元模型,发现加固后墙体的受剪承载力和受弯承载力均显著提升,对加固边缘构件的墙体而言,提高加强带纵筋配筋率有益于抗剪,而体积配箍率的提升则基本没有影响,墙体受剪承载力随着加强带膨胀应力的增加而降低。(3)对剪力墙的相关抗剪理论进行研究,以软化拉-压杆模型和一种抗剪抵抗机制为基础,分别建立了加固前后剪力墙的受剪承载力计算方法。提出了适合本加固方法的受弯承载力计算方法,并推导了混凝土的临界置换深度。(4)以ABAQUS生死单元技术为基础,在考虑混凝土弹性模量、收缩等影响后,对用本方法加固的住宅楼剪力墙进行施工全过程仿真模拟,分析了墙体各部位应力重分布情况,发现新旧混凝土能够协同工作,加强带在最不利荷载下作用开始凸显。模型的准确性得到了现场监测数据的验证,可为类似工程实践提供参考。
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