论文部分内容阅读
钢筋混凝土框架结构是我国应用较为广泛的建筑形式。框架柱作为框架结构重要的抗震构件,其破坏可导致框架结构发生失效甚至倒塌。为克服混凝土延性差导致框架柱发生破坏,在混凝土中掺加适量纤维,可明显提高混凝土延性,是目前改善混凝土结构构件抗震性能的主要措施之一。工程水泥基复合材料(Engineering Cementitious Composites,简称ECC)是一种具有超高延性的纤维混凝土,在拉伸荷载和弯曲荷载作用下表现出明显的准应变-硬化特性和多裂缝开裂特征。纤维作为增韧材料,可提高混凝土抗拉强度、抗剪强度、韧性、抗冲击性、抗裂性、抗渗性、耐磨损性及耐久性。其优异的力学性能可使混凝土柱在高轴压比下仍能表现出优异的抗震性能。本文在国内外研究基础上,对PVA纤维增强混凝土柱抗震性能进行深入细致研究,具体工作如下:(1)通过拟静力试验研究了PVA纤维增强混凝土柱在低周往复荷载作用下的延性性能、变形及耗能能力。研究发现高轴压比下,PVA纤维增强钢筋混凝土柱破坏时,裂缝开展缓慢,纤维桥接作用有效控制了裂缝开展,纤维增强混凝土柱主要表现为延性破坏模式,极限位移角约为普通混凝土柱的1.47~1.53倍,表明其具有良好的塑性变形能力和损伤容限;PVA纤维增强钢筋混凝土柱的耗能比约为普通混凝土柱的1.82~1.95倍,表明其耗能能力显著提高,抗震性能优越。(2)基于有限元模拟软件Open Sees,采用纤维模型对PVA纤维增强混凝土柱及普通钢筋混凝土柱在低周往复荷载作用下受力性能进行数值模拟,从柱滞回曲线、骨架曲线、承载力、延性性能及耗能能力方面对数值模拟结果及试验结果进行比较分析。(3)通过Open Sees有限元分析软件对剪跨比和轴压比进行参数分析。从极限位移角及位移延性系数方面评价剪跨比和轴压比对柱延性性能的影响。柱极限位移角随剪跨比增加而增加,位移延性系数先增后减,在剪跨比3时最大;极限位移角及位移延性系数随柱轴压比增加而增加。通过上述研究发现,纤维的掺加可显著改善钢筋混凝土框架结构抗震性能。基于试验与模拟结果,给出PVA纤维增强混凝土框架结构设计参数建议值,为结构设计与工程应用提供可靠依据。