【摘 要】
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FRP(Fiber Reinforced Polymer)筋应用于混凝土结构中可以解决钢筋锈蚀的问题,已成为土木工程领域研究热点。目前,国内外关于FRP的应用研究主要集中于结构构件方面,对FRP筋混凝土框架整体抗震性能的研究较少。由于振动台试验可真实地再现地震过程,是研究结构地震破坏机理的重要手段和评价结构整体抗震行为最直接的方法。因此,开展FRP筋混凝土框架振动台试验研究,探究FRP筋混凝土框架
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FRP(Fiber Reinforced Polymer)筋应用于混凝土结构中可以解决钢筋锈蚀的问题,已成为土木工程领域研究热点。目前,国内外关于FRP的应用研究主要集中于结构构件方面,对FRP筋混凝土框架整体抗震性能的研究较少。由于振动台试验可真实地再现地震过程,是研究结构地震破坏机理的重要手段和评价结构整体抗震行为最直接的方法。因此,开展FRP筋混凝土框架振动台试验研究,探究FRP筋混凝土框架整体抗震性能,对FRP筋混凝土结构推广应用具有重要的科学意义。本文分别制作了GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)筋和CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋两个混凝土框架模型,通过振动台试验研究FRP筋混凝土框架整体抗震性能。根据试验数据的分析处理结果,从结构动力特性、加速度反应、位移反应及滞回性能等多个方面进行探讨,对两个模型结构的抗震性能进行了对比分析;最后,通过增量动力分析方法(Incremental Dynamic Analysis,简称IDA),对FRP筋混凝土框架结构的抗震性能进行分析和评估。主要研究内容及成果如下:(1)制作了缩尺比例为1/4的GFRP筋和CFRP筋的两个框架模型,详细介绍了模型的相似关系设计、材料选择、模型制作及材料性能试验等内容。同时,选取Taft波、El-Centro波、汶川波和兰州人工波四个地震激励,共30个试验工况,分别模拟了七度多遇、七度设防、七度罕遇和八度罕遇四个不同水准地震作用,完成了两个模型的振动台试验。(2)从模型结构动力特性、加速度响应、位移响应以及滞回性能等多个方面进行分析,对两个模型结构的整体抗震性能进行了分析和对比。结果表明:GFRP筋及CFRP筋混凝土框架结构的层间位移均呈剪切型变形,结构侧移以梁柱的弯曲变形产生的位移为主;模型结构对汶川波的地震响应最大;相同加速度峰值时,模型的最大加速度反应出现在框架顶层;对比两个模型的自振周期、加速度、位移响应及承载力等,GFRP筋框架模型的地震响应程度较CFRP筋模型强烈。(3)从基本原理、分析步骤、参数选取、极限状态定义及IDA曲线的处理方法等介绍了增量动力分析法,选取地面峰值加速度和最大层间位移角分别为地震动强度指标和结构损伤指标,通过IDA曲线对振动台数据进行分析,从概率统计和抗震设防水准角度评估了结构的抗震性能。
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