【摘 要】
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预应力钢板箍(Prestressed Steel Jackets,PSJ)加固可显著改善RC短柱的抗震性能,提高构件的抗剪承载力,在既有建筑加固领域有着广泛的应用前景。本文以实现PSJ加固钢筋混凝土(RC)框
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预应力钢板箍(Prestressed Steel Jackets,PSJ)加固可显著改善RC短柱的抗震性能,提高构件的抗剪承载力,在既有建筑加固领域有着广泛的应用前景。本文以实现PSJ加固钢筋混凝土(RC)框架柱的工程应用为目标,重点开展了以下四方面的研究工作:(1) 进行了PSJ 加固RC柱轴压性能试验研究;(2)采用有限元软件ABAQUS对PSJ加固RC柱的轴压性能进行数值模拟;(3) 分析了RC轴压柱配置PSJ后的抵抗机理和影响参数,推导了PSJ加固RC柱的轴压承载力计算公式;(4)提出了新型预应力钢板箍加固RC柱的设计和施工方法。
通过6个采用PSJ加固的试件和2个未加固对比试件的轴向单调加载试验,研究采用PSJ加固RC柱的轴压性能。主要研究参数为预应力水平α和箍板配箍特征值η。试验结果表明,采用PSJ加固RC柱可提高RC柱的轴心抗压承载力,较大幅度提高RC柱的轴向变形能力。试件的轴压性能随着预应力度和箍板配箍特征值的提高而逐渐提高,但箍板存在有效发挥参数范围。
运用有限元软件ABAQUS对试验过程进行数值模拟。计算结果与试验结果的比较表明,本文采用的数值模拟方法能够对试验过程进行较为合理的模拟,计算所得的试件轴心抗压承载力与试验吻合较好。在此基础上,分析了配箍特征值对破坏模式的影响,研究了RC柱倒角半径R对轴心抗压承载力的影响。
在试验研究和有限元分析基础上,分析了RC轴压柱配置PSJ后的抵抗机理。综合考虑了PSJ约束下纵筋强度的发挥、箍筋和PSJ对混凝土的约束作用,提出了预应力钢板箍加固RC柱轴压承载力计算公式,计算结果和试验结果总体吻合良好。
在项目组前期完成的PSJ加固RC柱抗震性能、抗剪性能和本文轴压性能试验研究成果的基础上,结合工程试点应用经验,提出了新型预应力钢板箍加固RC柱的设计和施工方法,为PSJ加固技术的工程应用提供依据。
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