檩下局压裂缝对既有夯土结构安全性评价的影响研究

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随着农村既有夯土建筑长时间的使用,在外界环境作用及结构自身荷载的影响下,其在抗震性能、耐久性以及安全性等方面存在的固有缺陷日渐显现,故亟需对现有夯土建筑做出安全性评价,以保证现有夯土建筑的宜居性和安全性。本文以既有夯土房屋安全性评价规范为基础,以夯土房屋檩下局压裂缝为切入点,结合实地调研中夯土结构的裂缝特征和通过物理力学试验测得的生土材料基本力学参数并利用数值模拟的方法对带檩下局压裂缝的夯土承重墙体承载力进行了分析,并在此基础上总结了该类墙体的安全性评价方法。主要研究工作和获得的结论如下:(1)通过实地调研绵阳市盐亭县某地的夯土房屋,深入了解了夯土结构在长期使用过程中承重墙体的损伤情况,并通过走访当地村民及实地测量的方法,获得了当地夯土结构建造的常用尺寸,为有限元分析中模型的建立奠定了基础。(2)进行夯土材料基本物理力学性能试验。将从调研地所取土样按不同试验需要分别制样,测得土样的抗拉强度、抗压强度及抗剪强度等相关参数,以保证数值模拟结果更符合实际情况。(3)通过有限元数值模拟,获得了不同工况下夯土墙体的承载能力,并基于此分析檩下裂缝对夯土承重墙承载力的影响,得到结论:檩下裂缝的长度、宽度以深度以及裂缝位置共同影响着夯土墙体的承载能力;当檩下裂缝宽度较小、深度较大且位于顶部檩条下及其附近檩条下时,墙体承载能力下降最快。同时,通过对不等坡夯土结构进行地震作用下的有限元分析,结果表明:随着裂缝深度增加,裂缝处的应力集中越明显,房屋顶部的位移及加速度响应也逐渐增大,即裂缝深度深度越大,结构越容易在地震作用下发生破坏。(4)通过对各工况的承载力与其作用效应之比的分析,结果表明:当檩下局压裂缝长度以及宽度一定,裂缝深度与宽度的比值越大,其墙体承载能力与其作用效应之比越小,其安全性越低;当裂缝长度以及深度一定时,裂缝深度与宽度的比值小于1时,其墙体承载能力与其作用效应之比越小,且随着比值越小,其值逐渐减小,即此时墙体的危险性越大。(5)在以檩条下受压裂缝作为安全性评价指标时,应考虑到深度和宽度的影响,并且檩下裂缝对墙体安全性下降的影响程度关系是:顶部檩条下>高侧中部檩条/低侧中部檩条下>高侧端部檩条/低侧端部檩条下。
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