FRP加固砌体结构受力性能及计算方法研究

论文摘要

砌体结构历史悠久,在建筑结构中占有重要的、不可替代的地位。但目前大量砌体结构进入了安全性失效或功能退化期,大拆大建既造成资源浪费,又造成严重的环境问题,因此我国已进入工程建设加固、改造阶段。FRP具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀性好、自重轻、适用于各种形状各个部位的加固等多种突出的优点,非常符合砌体结构加固的要求。但FRP加固砌体结构的受力性能研究还处在相对匮乏阶段,因此本文对FRP布加固砖砌体基本力学性能、FRP布加固砌体柱抗压性能、FRP布加固砖砌体墙受剪性能以及CFRP加固砌体柱的可靠度等进行了研究。本文研究的主要内容如下：通过对12件FRP布加固砌体抗压试件和3件对比件的试验,研究FRP布加固砌体抗压性能与效果。通过对15件FRP布加固砌体双剪试件的试验,研究FRP布加固砌体抗剪性能与效果。通过4个未加固砌体试件和6个在受拉侧表面粘贴FRP布加固的砌体试件的四点平面外弯曲试验,研究FRP布加固砌体抗弯性能与效果。对7组GFRP加固砖砌体柱抗压试件、3组CFRP加固砖砌体柱抗压试件和1组对比试件进行抗压力学性能试验,其中每组为4个试件。观察试件的破坏过程、最终破坏形式,分析不同长细比、不同FRP种类和不同FRP加固量等参数对加固柱极限承载力和变形的影响,并提出FRP加固实心黏土砖受压短柱极限强度和变形的计算公式。对5片GFRP加固砖砌体墙受剪试件、2片CFRP加固砖砌体墙受剪试件和1片对比试件进行受剪力学性能试验。观察试件的破坏过程、最终破坏形式,分析不同FRP、不同粘贴面和不同粘贴方向对墙体开裂荷载、受剪承载力、变形能力、耗能以及破坏形态等方面的影响,并提出FRP加固砖墙片的受剪承载力公式。结合可靠度理论,通过理论推导,以砌块的强度、砂浆的强度、构件的几何尺寸以及荷载效应值为基本随机变量,建立CFRP加固砖柱的轴压情况下的稳定可靠性计算公式。并利用MATLAB语言编程对其进行可靠度分析。分别对CFRP加固前后上下截面的受压构件可靠度指标进行计算。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外砌体结构的发展
• 1.1.1 我国砌体结构的发展
• 1.1.2 国外砌体结构的发展
• 1.2 砌体结构的优缺点及其应用范围
• 1.2.1 砌体结构的优缺点
• 1.2.2 砌体结构的应用范围
• 1.3 砌体结构的加固
• 1.4 FRP的特点及其在工程中的应用
• 1.4.1 FRP的特点
• 1.4.2 FRP在工程中的应用
• 1.5 FRP布加固砌体结构的研究现状
• 1.5.1 FRP布加固砌体结构的试验研究
• 1.5.2 FRP布加固砌体结构的理论研究
• 1.6 本文的主要研究工作
• 第二章 FRP布加固砖砌体基本力学性能研究
• 2.1 FRP布加固砖砌体抗压力学性能研究
• 2.1.1 试验目的
• 2.1.2 试件制作
• 2.1.3 FRP布基本物理力学性能
• 2.1.4 粘结材料
• 2.1.5 试验步骤
• 2.1.6 加载制度和测试内容
• 2.1.7 试验现象分析
• 2.1.8 试验结果分析
• 2.1.9 FRP布加固砌体的抗压受力性能及增强机理
• 2.2 FRP布加固砖砌体沿通缝截面抗剪性能研究
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试件制作
• 2.2.3 试验装置
• 2.2.4 加载制度和测试内容
• 2.2.5 试验现象分析
• 2.2.6 试验结果分析
• 2.3 GFRP布加固砖砌体抗弯力学性能试验研究
• 2.3.1 试验目的
• 2.3.2 试件制作
• 2.3.3 试验装置
• 2.3.4 加荷方式和测点布置
• 2.3.5 试验结果分析
• 2.4 小结
• 第三章 FRP布加固砖砌体短柱抗压性能研究及可靠性分析
• 3.1 引言
• 3.2 试验概况
• 3.2.1 试验目的
• 3.2.2 试件制作
• 3.2.3 试验装置与试验方法
• 3.2.4 量测内容及测点布置
• 3.3 试验结果及理论分析
• 3.3.1 FRP布体积加固率的确定
• 3.3.2 试验现象分析
• 3.3.3 试验结果与分析
• 3.3.4 FRP布加固砌体柱的约束力
• 3.3.5 FRP布加固砌体柱极限强度的确定
• 3.3.6 FRP布加固砌体柱极限应变的确定
• 3.3.7 FRP布加固砌体柱极限应力、应变的分析
• 3.4 CFRP加固砖砌体柱的可靠性分析
• 3.4.1 可靠度分析方法
• 3.4.2 CFRP加固砖砌体柱的可靠度计算
• 3.4.3 计算实例
• 3.5 小结
• 第四章 FRP布加固砖砌体墙受剪性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 试验概况
• 4.2.1 试验目的
• 4.2.2 试件制作
• 4.2.3 试验装置与加载制度
• 4.2.4 量测内容及测点布置
• 4.3 试验结果及理论分析
• 4.3.1 试件现象分析
• 4.3.2 试验结果与分析
• 4.3.3 墙片的滞回曲线
• 4.3.4 墙片的骨架曲线
• 4.3.5 墙片的延性性能
• 4.3.6 墙片的耗能
• 4.4 FRP布加固砖砌体墙受剪承载力分析
• 4.4.1 未加固砌体墙片的受剪承载力计算
• 4.4.2 加固砌体墙片的受剪承载力计算
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 攻读博士学位期间完成的项目及获奖情况