論文——afrp加固混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能有限元分析

1、AFRP加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能有限元分析摘要：運(yùn)用現(xiàn)有有限元程序ANSYS對(duì)AFRP加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行了分析。分析中考慮了非線性特征。模擬了在軸向壓力與水平往復(fù)荷載作用下AFRP加固鋼筋混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的力學(xué)響應(yīng)，并與非加固梁柱節(jié)點(diǎn)的受力性能進(jìn)行比較。研究了滯回曲線及其骨架曲線、裂縫位置、梁柱節(jié)點(diǎn)延性等。結(jié)果表AFRP橫向包襄梁柱節(jié)點(diǎn)能夠增加梁柱節(jié)點(diǎn)的延性。改善梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能。關(guān)鍵詞：AFRP；節(jié)點(diǎn)；加固；抗

2、震；有限元前言節(jié)點(diǎn)是框架結(jié)構(gòu)傳力的樞紐，起著傳遞和分配內(nèi)力、保證整體性的作用。在地震作用下，節(jié)點(diǎn)核心區(qū)經(jīng)受著很大的水平剪力，一般約為柱子剪力的4～6倍，易產(chǎn)生剪切脆性破壞。另外由于反復(fù)荷載的作用導(dǎo)致鋼筋粘結(jié)退化，發(fā)生鋼筋錨固破壞，從而大大降低節(jié)點(diǎn)的強(qiáng)度、剛度和耗能能力。節(jié)點(diǎn)一旦破壞，會(huì)使結(jié)構(gòu)處于極為不利的受力狀態(tài)，甚至導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的倒塌。為了避免節(jié)點(diǎn)先于梁柱構(gòu)件而破壞，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)中以“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”作為設(shè)計(jì)原則。當(dāng)框架節(jié)

3、點(diǎn)由于設(shè)計(jì)、施工不當(dāng)，或是使用功能、使用環(huán)境發(fā)生改變，或是對(duì)結(jié)構(gòu)抗震要求提高等原因造成承載力不足，延性、剛度不夠或是抗震性能不足時(shí)，需對(duì)其進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。鋼筋混凝士節(jié)點(diǎn)作為框架結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要組成部分，起到連接梁柱構(gòu)件、傳遞和分配內(nèi)力、保證結(jié)構(gòu)整體性的作用。震害與研究表明，框架結(jié)構(gòu)在水平與豎向荷載作用下，節(jié)點(diǎn)往往由于受到壓力、彎矩和剪力的共同作用成為結(jié)構(gòu)抗震的薄弱環(huán)節(jié)，震害表明，節(jié)點(diǎn)破壞成為框架倒塌的土要原因之一。在框架結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)尺寸較小但

4、構(gòu)造相對(duì)復(fù)雜，并分布著較高的作川麻力，引起節(jié)點(diǎn)發(fā)生局部非線性損傷，增加了加固處理的難度。直交梁與樓板的存在使加固材料難于布置，梁柱端部凹角處較強(qiáng)的拉力和剪力作用需要特殊的錨同處理，柱邊梁塑性鉸引起的梁筋屈服滲透會(huì)降低節(jié)點(diǎn)耗能性能與剛度等等，這些問題都限制了一些傳統(tǒng)方法的實(shí)施，需要探討一些新的加固方法，或?qū)鹘y(tǒng)方法進(jìn)行一些改良完善，使其適用于節(jié)點(diǎn)加固。轉(zhuǎn)移梁端塑性鉸已被實(shí)踐證明是一種有效的改善節(jié)點(diǎn)性能的措施，其指導(dǎo)思想是對(duì)梁配筋采取措施加

5、強(qiáng)柱邊截面的抗彎強(qiáng)度，迫使塑性鉸離開柱邊一定距離形成，以推遲或避免柱邊梁筋進(jìn)入屈服。使節(jié)點(diǎn)內(nèi)梁筋粘結(jié)性能得到保證。為了實(shí)現(xiàn)塑性鉸外移，必須使柱面處梁截面抗彎強(qiáng)度超過預(yù)期梁鉸處的抗彎強(qiáng)度，在加固時(shí)，這一點(diǎn)可以通過在柱邊一定范圍內(nèi)布置加固材料實(shí)現(xiàn)，角鋼或焊接鋼板由于具有良好的韌性、較高的強(qiáng)度、焊接性能和表面性能等特考慮到實(shí)際工程中帶有正交梁的立體節(jié)點(diǎn)十分常見，吳波等對(duì)帶有正交梁的立體節(jié)點(diǎn)采用碳纖維布進(jìn)行了抗震加固的研究，鋼筋混凝土節(jié)點(diǎn)試件按

6、強(qiáng)柱強(qiáng)梁弱節(jié)點(diǎn)的原則設(shè)計(jì)，加固方式如圖5所示，首先左蘩在節(jié)點(diǎn)核心區(qū)分條粘貼一層折線形碳纖維布(圖中的①)，并…直延伸到周圍的粱各150mm作為錨固，兩個(gè)試件折線形碳纖維布沿柱高方向的總寬度為3l0mm，一個(gè)試件的為180mm，然后在各梁根緊靠節(jié)點(diǎn)核心區(qū)處各纏3層50mm寬的碳纖維布粱箍混凝土套加固法用高性能鋼纖維混凝土進(jìn)行加固，加固方案為加固柱子和節(jié)點(diǎn)核心區(qū)，并向粱端延伸100mm，加固層的厚度為25mm，加固所用的鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)

7、度和抗壓強(qiáng)度分別是9MPa和75MPa，試驗(yàn)結(jié)果表明，加固后試件的抗震性能得到了明顯的提高，破壞形態(tài)可以從不加固時(shí)的脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榱簧铣鏊苄糟q的延性破壞，試件的耗能能力和剛度退化得到了明顯的改善。文獻(xiàn)28進(jìn)行了采用粘鋼加固框架節(jié)點(diǎn)和碳纖維加固框架節(jié)點(diǎn)兩種方法的比較，發(fā)現(xiàn)粘鋼加固節(jié)點(diǎn)和碳纖維加固節(jié)點(diǎn)都可以提高節(jié)點(diǎn)的屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度、延性、剛度及抗震性能，在該文的試驗(yàn)條件下粘鋼加固對(duì)抗震性能的提高優(yōu)于碳纖維的。文獻(xiàn)29通過柱加大截面法及粘

8、鋼法加固框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究結(jié)果對(duì)兩者在承載力、剛度、延性及耗能能力等方面進(jìn)行了比較，結(jié)果表明兩者極限承載力提高程度相近，粘鋼加固試件的延性及耗能能力提高優(yōu)于柱加大截面法加固的試件，但剛度提高程度相對(duì)較小。文獻(xiàn)30進(jìn)一步總結(jié)了加大截面法、粘鋼法及粘碳纖維法加固框架節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果，并對(duì)三種加固方法在承載力、剛度、延性及耗能能力等方面進(jìn)行了比較與分析，結(jié)果表明，三種加固方法都基本可以改變節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)脆性破壞的性質(zhì)，節(jié)點(diǎn)核芯區(qū)的極限強(qiáng)度、延性、剛