预应力碳纤维条带加固圆形混凝土墩柱抗震性能研究

论文摘要

震害分析表明,钢筋混凝土桥墩和房屋底层短柱容易在地震灾害中遭遇严重的剪切破坏,因此寻找到快速有效的加固方法尤为紧迫。采用环向预应力纤维布加固钢筋混凝土墩柱时,纤维布能够主动约束核心混凝土,抑制斜裂缝的出现,从而很好地改善墩柱的破坏形态。国内外对环向预应力纤维布加固混凝土墩柱的抗震性能研究并不完善。目前的研究主要集中在方柱上,既有研究中轴压比变化范围较小,且并未提出相应的滞回模型和可应用于实际工程的加固设计计算分析公式。基于这一研究现状,本文的内容由以下四个部分组成：(1)对预应力碳纤维条带加固低轴压比圆形混凝土墩柱的抗震性能进行了专项试验研究,试验结果表明,预应力碳纤维条带加固柱的承载力、延性性能、耗能能力均有较大幅度的提升。预应力碳纤维条带提供的横向主动约束力能够有效抑制斜向剪切裂缝的开展,将圆形混凝土墩柱的破坏形态由剪切破坏转变为延性较好的弯曲破坏。(2)对预应力纤维条带加固震损圆形混凝土墩柱的抗震性能进行了专项试验研究,试验结果表明,预应力碳纤维条带加固震损柱的承载力、延性性能、耗能能力均可得到一定程度内的恢复和提高。(3)对预应力碳纤维条带加固高轴压比圆形混凝土墩柱的抗震性能研究进行了专项试验研究,试验结果表明：预应力碳纤维条带加固高轴压比圆形混凝土墩柱的承载力、延性性能、耗能能力均有大幅度的提升；张拉控制应力应在0.25至0.30倍碳纤维条带的极限强度之间。(4)通过分析加固预应力碳纤维条带圆形混凝土墩柱的滞回性能,得出了其恢复力模型的滞回规则；采用理论分析与试验数据回归分析相结合的方法,给出了预应力碳纤维条带加固混凝土圆形墩柱的正截面抗弯承载力计算公式,得出了能够考虑轴压比与环向预应力大小两因素的预应力碳纤维条带加固圆形混凝土墩柱三折线型恢复力模型,计算结果与试验结果吻合较好。图78幅,表21个,参考文献59篇。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 地震作用下桥墩的破坏
• 1.1.2 地震作用下房屋柱的破坏
• 1.1.3 预应力纤维增强复合材料加固混凝土柱技术的优势
• 1.2 FRP加固混凝土墩柱研究现状
• 1.2.1 FRP加固混凝土柱抗震性能研究
• 1.2.2 预应力FRP加固混凝土柱抗震性能研究
• 1.2.3 存在的问题
• 1.3 本文研究思路
• 1.4 本文研究内容
• 2 预应力碳纤维条带加固低轴压比圆形混凝土墩柱抗震性能试验研究
• 2.1 试验概况
• 2.1.1 试件设计
• 2.1.2 材料性能
• 2.1.3 加载装置
• 2.1.4 加载规则
• 2.1.5 纤维布预应力的施加
• 2.1.6 试件分组
• 2.2 试验结果分析
• 2.2.1 破坏形态
• 2.2.2 承载力分析
• 2.2.3 应变分析
• 2.2.4 滞回曲线
• 2.2.5 延性分析
• 2.2.6 耗能能力
• 2.3 本章小结
• 3 预应力纤维条带加固震损圆形混凝土墩柱抗震性能试验研究
• 3.1 试验概况
• 3.1.1 试件设计
• 3.1.2 材料性能
• 3.1.3 加载规则
• 3.1.4 纤维布预应力的施加
• 3.1.5 试件分组
• 3.2 试验结果分析
• 3.2.1 破坏形态
• 3.2.2 承载力分析
• 3.2.3 应变分析
• 3.2.4 滞回曲线
• 3.2.5 延性分析
• 3.2.6 耗能能力
• 3.3 本章小结
• 4 预应力碳纤维条带加固高轴压比圆形混凝土墩柱抗震性能试验研究
• 4.1 试验概况
• 4.1.1 试件设计
• 4.1.2 材料性能
• 4.1.3 试件分组
• 4.2 试验结果分析
• 4.2.1 破坏形态
• 4.2.2 承载力分析
• 4.2.3 应变分析
• 4.2.4 滞回曲线
• 4.2.5 延性分析
• 4.2.6 耗能能力
• 4.3 本章小结
• 5 预应力碳纤维条带加固圆形混凝土墩柱恢复力模型试验研究
• 5.1 试件分组
• 5.2 试验结果分析
• 5.2.1 破坏形态
• 5.2.2 滞回特性分析
• 5.2.3 骨架曲线分析
• 5.3 建议的恢复力模型
• m计算'>5.3.1 极限承载力P_m计算
• y计算'>5.3.2 屈服位移△_y计算
• y计算'>5.3.3 屈服荷载P_y计算
• m计算'>5.3.4 荷载峰值点位移Δ_m计算
• 5.3.5 骨架曲线刚度计算
• 5.3.6 卸载刚度计算
• 5.3.7 反复加载路径及强度退化率计算
• 5.3.8 滞回规则
• 5.3.9 骨架曲线的对比
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集