碳纤维加固混凝土柱试验研究及数值模拟

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 9次 | 上传用户:yebailin
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碳纤维加固混凝土技术的研究在我国具有较高的实用价值,能够很好的改善混凝土结构的强度和延性性能。目前国内很多高等院校、科研单位和土木工程协会都进行了大量的研究。2003年,中国碳纤维专业委员会正式出台了《碳纤维片材加固修复混凝土技术规程》,但规程中对于碳纤维加固混凝土柱抗震性能的规定还不够完善。因此,本课题进行了碳纤维加固混凝土柱的振动台试验研究。试验制作了四个单层无梁混凝土框架结构。第一个模型采用横向和纵向碳纤维布包裹模型混凝土柱,用于探讨碳纤维布对柱子抗弯刚度的改善的研究,其试验方法为,首先对未加固的试验模型进行振动台试验,输入不同加速度峰值的单向EL-Centro(N-S)地震波,之后对该模型用碳纤维布进行加固,在与地震波输入方向垂直方向的柱两侧粘贴一层纵向碳纤维布,来提高柱的抗弯刚度;另外在柱的横向包裹了两层横向碳纤维布,用来提高柱的延性,同样输入不同加速度峰值的单向EL-Centro(N-S)地震波,通过位移计和加速度计测量台面及模型顶部位移及加速度。其余三个模型,粘贴不同层数的横向碳纤维布,用于研究加固柱的延性性能。采用经过时程压缩的EI-Centro(N-S)波模拟地震作用,观察模型的破坏状况,通过位移计和加速度计测量台面及模型顶部位移及加速度。最后通过对实验结果的分析,得出模型的刚度与碳纤维层数试验曲线,来研究碳纤维加固混凝土柱的延性和抗弯性能。整个试验完成后,用MATLAB7.0对试验过程中采集的加速度时程曲线和位移时程曲线进行适当的处理,以得到较为真实的试验数据。通过对试验数据的分析,可以得出横向碳纤维布能够很好的提高柱子的延性性能,纵向碳纤维布能够很好的改善柱子抗弯刚度。最后,采用ANSYS10.0大型通用有限元软件试验过程进行数值模拟。本文对粘贴一层纵向和两层横向碳纤维的试验模型的整个过程作了数值计算。通过对有限元模型的建立,计算了试验模型的自振频率,并采用时程反应分析模拟了试验模型的振动过程,其数值模拟结果与试验研究结果在相对位移时程曲线上基本相同。
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