雙向地震作用下RC矩形柱CFRP加固前后的抗震性能研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（Fiber-Reinforced Polymer, FRP）由于質(zhì)強(qiáng)比高、易施工、耐腐蝕等優(yōu)良性能，在結(jié)構(gòu)加固與改造中應(yīng)用越來越廣泛。鋼筋混凝土（Reinforced Concrete, RC）矩形柱是框架結(jié)構(gòu)與橋梁結(jié)構(gòu)中常見的柱類型，其FRP抗震加固研究與圓柱和方柱相比起步較晚，已有研究結(jié)果表明 FRP加固RC矩形柱可明顯改善其抗震性能。實(shí)際地震發(fā)生時(shí)，地震作用可能以任意方向作用于結(jié)構(gòu)上，而已有關(guān)于FRP加固RC柱抗

2、震性能的研究，多采用單向水平往復(fù)荷載下的擬靜力試驗(yàn)和數(shù)值模擬分析方法，對(duì)雙向地震作用下抗震性能的研究較少。已有研究表明：雙向水平荷載作用下矩形柱的抗震性能表現(xiàn)出明顯的雙軸耦合效應(yīng)，即一個(gè)方向上的損傷累積對(duì)與之正交的另一個(gè)方向的性能產(chǎn)生不利影響，這種現(xiàn)象在截面高寬比較大的RC矩形柱中表現(xiàn)尤為突出。相關(guān)試驗(yàn)研究表明，雙向水平地震作用下的抗震性能可以通過一系列不同加載角度斜向水平荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)進(jìn)行考察。
　　因此，針對(duì)目前足尺

3、RC矩形柱雙向抗震性能研究的不足，本文通過斜向水平荷載作用下的偽靜力試驗(yàn)，對(duì)FRP加固前后足尺RC矩形柱雙向抗震性能和規(guī)律進(jìn)行了詳細(xì)研究，并基于OpenSees數(shù)值模擬進(jìn)行了多參數(shù)擴(kuò)展分析，定性的分析了縱筋布置、截面高寬比等參數(shù)對(duì)抗震性能的影響并提出了CFRP加固中等截面矩形柱的有效加固高度，最后通過試驗(yàn)結(jié)果對(duì)雙向抗剪承載力相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了驗(yàn)證，并提出了弱軸折減系數(shù)和CFRP加固后雙向承載力的設(shè)計(jì)建議。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.試

4、驗(yàn)方面：開展了10個(gè)足尺CFRP加固前后RC矩形柱不同角度斜向水平荷載作用下的偽靜力試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：1)加載角度的變化對(duì) RC矩形柱的初始剛度和承載力影響較明顯，對(duì)延性和耗能能力影響較??；加載角度對(duì)FRP加固試件的初始剛度、承載力、延性和耗能能力影響均十分明顯，其中延性和耗能最為顯著。2)相同加載角度時(shí)，CFRP加固后對(duì)初始剛度和峰值承載力影響較小，對(duì)延性和耗能能力有顯著提高；加載角度為0度和30度時(shí)，延性和耗能提高最顯著。

5、　　2.模擬分析方面：通過數(shù)值模擬與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，結(jié)果吻合較好。并基于OpenSees平臺(tái)進(jìn)行大量工況參數(shù)擴(kuò)展分析，分析結(jié)果如下：1)截面高寬比從1向2.3變化時(shí)，F(xiàn)RP加固前后水平承載力均遵循橢圓規(guī)律；當(dāng)截面高寬比大于2時(shí)，不宜僅采用FRP進(jìn)行加固；2)當(dāng)縱筋布置系數(shù)a大于1時(shí)，水平承載力最弱角度隨著截面高寬比的增加由45度向90度方向轉(zhuǎn)移，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)；3）截面短邊邊長(zhǎng)不大于400mm的大剪跨比矩形柱，有效加固高度與短邊邊長(zhǎng)