【摘 要】
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爆炸、火灾等偶然荷载造成的与初始破坏不成比例的连续倒塌事故,常造成严重的生命财产损失。混凝土结构作为当今最广泛使用的形式之一,如何提升结构抗连续倒塌的能力,是急需解决的问题。结合了FRP和普通钢筋两种材料性能优势的钢-连续纤维复合筋(简称SFCB),所表现出的稳定二次刚度、耐腐蚀、高抗拉强度等特点,以及成熟的工业化制备技术,均为其在增强混凝土结构的抗连续倒塌能力上,提供了新的思路和研究方向,展现了
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爆炸、火灾等偶然荷载造成的与初始破坏不成比例的连续倒塌事故,常造成严重的生命财产损失。混凝土结构作为当今最广泛使用的形式之一,如何提升结构抗连续倒塌的能力,是急需解决的问题。结合了FRP和普通钢筋两种材料性能优势的钢-连续纤维复合筋(简称SFCB),所表现出的稳定二次刚度、耐腐蚀、高抗拉强度等特点,以及成熟的工业化制备技术,均为其在增强混凝土结构的抗连续倒塌能力上,提供了新的思路和研究方向,展现了良好的应用前景。本文基于实际结构,按照1:2缩尺,设计了9榀由短柱和两跨连续梁组成的梁柱子结构,模拟混凝土框架结构的内柱失效,并首次将SFCB代替普通钢筋植入混凝土结构,用于研究SFCB混凝土结构的抗连续倒塌性能。主要工作如下:为了探究SFCB对于混凝土结构抗连续倒塌性能的影响,选用不同二次刚度比、外包材料的SFCB分别加固试件,并根据SFCB等面积拆分成FRP筋和钢筋进行混杂配置。通过基于位移控制的竖向拟静力试验方法,获得不同试件的全周期破坏过程、各阶段峰值承载力、荷载-位移曲线、裂缝发展等结果。对比得到了不同配置方法下SFCB对于混凝土结构抗连续倒塌性能的提升效果。利用有限元软件MSC.Marc对进行试验的混凝土结构进行了有限元数值模拟,通过非线性计算分析,研究荷载-位移曲线、破坏位置、筋材应变等,并与试验结果进行对比。结果表明,对于普通钢筋混凝土结构,拟合较好。SFCB和混杂配置的结构,在梁机制和压拱机制阶段,吻合度较高,悬链线阶段存在一定误差。针对普通钢筋、SFCB以及混杂配置下混凝土结构,提出了在梁机制、压拱机制以及悬链线机制下峰值承载力的计算公式,并与试验、模拟结果相对比。前两个阶段,三种结果间差距较小,悬链线阶段,计算值与模拟值相接近,但大于试验值。
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