碳纤维布加固震损钢筋混凝土柱抗震性能研究

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对于震损钢筋混凝土结构,考虑到人力、物力、财力等因素,现实情况并不允许将其全部推倒重建,只能采用适当技术措施对其进行加固补强处理。众所周知,外粘碳纤维布(CFRP)能够提高未损伤钢筋混凝土(RC)柱的承载力和延性,但对于震损RC柱加固后的性能还未完全了解,且现行加固规范中关于震损RC柱抗剪承载力计算方面,还存在公式盲区。本课题的研究工作正是基于这一实际情况开展的,本文采用试验研究与理论分析相结合的方法,对CFRP加固震损RC柱进行了系统的研究。为了分析CFRP加固修复震损RC柱的抗震性能,本文对4根RC柱进行了低周反复水平荷载试验,其中1根为对比试件(不加固),另外3根柱预裂后粘贴CFRP进行加固。试验参数为轴压比和预裂裂缝宽度。通过拟静力试验研究,分析比较了加固柱在不同参数下的承载力、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度与强度退化以及耗能能力。试验分析结果表明:(1)碳纤维布加固震损RC柱的滞回曲线饱满,具有较好的耗能能力,达到极限荷载后,具有良好的延性和后期变形能力,加固柱的位移延性系数在4.28~6.63之间,刚度与强度退化较缓慢。(2)轴压比和预裂裂缝宽度对震损加固RC柱的抗震性能具有较大影响。当轴压比相同时,震损较严重的柱经修复加固,可以与震损较轻的柱具有基本相同的承载力;当预裂裂缝宽度相同时,轴压比越大,碳纤维布加固震损RC柱极限承载力提高幅度更显著。该结论可为加固震后损伤钢筋混凝土柱提供理论支持。本文采用“桁架-拱”模型理论,对CFRP加固震损RC柱的抗剪承载力进行了理论分析,提出了碳纤维布强度折减系数CFRP表达式和抗剪承载力的简化计算公式。将该简化计算公式与《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》、《混凝土结构加固设计规范》的抗剪承载力的计算公式进行了比较。通过比较发现,规范中的抗剪承载力计算值偏大,且不能反映裂缝宽度的影响。本文给出的加固柱抗剪承载力理论计算值与试验实测数据基本吻合,且能反映裂缝宽度的影响,表明该计算公式是可行的。
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