ECC加固泥浆砌体墙抗震性能试验研究

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长期以来,我国宁夏地区经济相对落后,居民建造砌体房屋时多采用本地廉价易得的黄土作为主要材料,加水混合成泥浆进行砌筑,现阶段村镇中仍存有大量泥浆砌体建筑,其性能与规范要求差距较大。泥浆的材料性能对砌体结构的整体性能有较大的影响,加之居民砌筑墙体时高宽比经常选择过大,导致泥浆砌体墙的抗震性能较差,存在严重的安全隐患。针对宁夏地区泥浆砌体的力学性能和抗震性能进行研究,并采用合理方式进行加固以解决房屋安全问题具有重要意义。高韧性纤维增强水泥基复合材料(简称ECC)具有受拉应变硬化和多裂缝开展特征,用于结构加固可以有效提高结构承载力,改善结构延性,在加固领域应用较广。本文对ECC面层加固前后的泥浆砌体分别进行了沿通缝截面抗剪性能试验、抗压性能试验以及抗震性能试验,研究了加固前后泥浆砌体的力学性能和抗震性能,分析了不同因素对ECC加固效果的影响。主要研究内容与结论如下:(1)对ECC加固前后的泥浆砌体进行了沿通缝截面抗剪性能试验,探究了泥浆强度、ECC力学性能、加固层厚度等因素对ECC加固效果的影响。未加固泥浆砌体干燥后灰缝处黏结性差,沿通缝截面抗剪强度极低。相对于砂浆砌体构件,ECC加固对泥浆砌体沿通缝截面抗剪性能提高更为显著。ECC自身的强度和延性会对加固效果产生影响,当ECC延性较高时,加固层对砌体的位移变形能力提高更为显著;当ECC强度较高时,加固层对砌体的沿通缝截面抗剪强度提高更为显著。不同ECC加固面层厚度均能改善未加固泥浆砌体的脆性破坏模式,并且ECC对砌体沿通缝截面抗剪性能的增强效果随着面层厚度的增加而提高。(2)对ECC加固前后的泥浆砖柱进行了抗压性能试验,探究了 ECC力学性能和面层厚度对ECC提高泥浆砖柱抗压性能的影响。未加固泥浆砖柱加载时裂缝数量和宽度明显高于砂浆砖柱,且最终破坏程度更为严重。泥浆砖柱峰值荷载并不低于砂浆砖柱,具备一定的轴压变形能力。加固后泥浆砖柱以面层外鼓折断破坏为主,ECC加固面层延缓了裂缝开展,破坏后内部砖柱只发生了轻微破损,抗压性能显著提高。当ECC延性较高时,加固层对砖柱的变形能力提高显著;当ECC强度较高时,加固层对砖柱的承载能力提高显著。随着面层厚度的增加,ECC对砖柱的约束作用不断加强,抗压性能提高更为显著。(3)对ECC加固前后的泥浆砌体墙进行了抗震性能试验,探究了泥浆性能、高宽比和加固方式等因素对ECC提高泥浆砌体墙抗震性能的影响。由于泥浆黏结性差、强度低,未加固泥浆墙体开裂较早。随着高宽比提高,未加固墙体由对角剪切破坏转变为摇摆破坏,破坏时未达到峰值荷载。全面层加固后墙体的未加固一侧破坏明显改善,ECC与泥浆砖墙黏结性较好,有效限制了墙体沿底部滑移,加固面层无显著破坏,抗震性能大幅度提高。加固前后随着墙体高宽比的增大,滞回环面积、耗能能力、初始刚度、峰值荷载以及延性均呈降低趋势。边框加固对墙体开裂的限制明显劣于全面层加固,但延性和耗能能力与全面层加固处于相近水平。(4)通过对泥浆砌体试验数据进行分析,提出了 ECC加固前后泥浆砌体沿通缝截面抗剪强度计算公式、ECC加固后泥浆砖柱抗压承载力计算公式和ECC加固前后泥浆砌体墙抗剪承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。
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