混凝土小型空心砌块FRP复合墙体抗震性能试验研究

摘要

砌体结构是最常用的一种结构形式,而烧结粘土砖是其主要块体材料,需消耗大量的粘土砖.随着我国禁止使用实心粘土砖政策的施行,寻求其替代材料成为燃眉之急.与烧结多孔砖、蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖及石材相比,混凝土小型空心砌块具有更多的优势,故近年来用量迅速增大,混凝土小型空心砌块结构焕发出巨大的活力.但是,它与砖砌体相比,拉压相对强度比更低,延性和抗震性能差,这些因素束缚了其发展.FRP(纤维增强复合材料)具有优异的力学性能及抗腐蚀性等特点,为改善砌体结构抗震性能提供了有利条件,越来越多地以片材形式应用在砌体结构上.目前,国内外对于FRP加固砌体墙面内受剪承载力的计算理论不成熟,对抗震性能的提高也缺乏足够的试验资料.本文通过八个试件的伪静力试验,研究了混凝土小型空心砌块FRP复合墙体的抗震性能.试件包含两种轴压比、两种纤维片材用量、五种玻璃纤维粘贴方式.主要内容如下:(一)研究了试件的破坏特征.试验表明,复合墙体破坏特征与普通混凝土小型空心砌块有明显的不同,FRP有效地阻断了裂缝的发展,试件破坏时的裂缝数量明显增多,裂缝分布比较均匀,宽度较小,主裂缝已经不是很突出.试件破坏基本是由于纤维拉断或锚固失效而退出工作造成的.(二)研究了试件的抗震性能.试验结果表明,这种复合墙体(纤维平均厚度3.77~7.83mm)具有较好的抗震性能.与普通混凝土空心砌块墙相比,主要表现在:受剪承载力提高,延性增大,耗能增强,墙体刚度衰减减缓、损伤程度下降.(三)研究了不同纤维粘贴方式的影响.试验结果表明,不同粘贴方式的试件在受剪承载力、延性、耗能等方面差别不大.(四)研究了纤维用量的影响.试验结果表明,试件的受剪承载力、刚度随纤维用量增加而增大.(五)研究了竖向正压力的影响.试验结果表明,试件的受剪承载力随竖向正压力增大而增大.本文参考配筋砌体剪力墙受剪承载力的模式提出这种复合墙体受剪承载力的计算公式.用本文试验结果以及国内其他文献的试验结果验证表明,所建议的计算公式可以很好地预测墙体实际承载力,可以作为混凝土小型空心砌块FRP复合墙体设计的参考.本文还为这种复合墙体的研究提出展望.这种复合墙体组成的新的复合结构体系,与砌体结构在抗震性能上是有很大差别的.而目前,这种复合结构还是作为砌体结构的一种,在使用上受到抗震规范的限制.今后应对这种新的结构体系进行研究,从而修正规范对其限制规定,使这种结构体系有更大的发展空间.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景及理论与实际意义

1.1.1课题背景

1.1.2理论与实际意义

1.2国内外文献综述

1.2.1概述

1.2.2纤维片材的粘贴形式

1.2.3纤维片材的锚固形式

1.2.4纤维片材加固砌体墙受剪承载力计算公式的研究

1.3尚待深入研究的问题

1.4本研究课题主要研究内容

第2章试验方法及过程

2.1试件设计

2.1.1试件设计

2.1.2施工方法

2.1.3锚固方法

2.2试件基本材性试验

2.2.1砌体试验

2.2.2砌筑砂浆试验

2.2.3混凝土标准试块试验

2.2.4玻璃纤维片材试验

2.2.5环氧树脂力学性能

2.3量测方案

2.3.1位移计、应变片及百分表测点布置

2.4试验装置及加载制度

2.4.1试验装置

2.4.2加载方案

2.5本章小结

第3章试验结果及分析

3.1试件破坏过程描述

3.2试验结果及分析

3.2.1承载力及墙体变形试验情况汇总

3.2.2滞回曲线

3.2.3 GFRP片材应变

3.2.4墙体变形

3.2.5骨架曲线

3.2.6墙体刚度变化

3.2.7延性

3.2.8耗能

3.2.9主要影响因素对比分析

3.3本章小结

第4章复合墙体受剪承载力研究

4.1基本思路

4.2空心砌块墙受剪承载力研究

4.2.1空心砌块墙受剪破坏机理

4.2.2空心砌块墙受剪承载力

4.3复合墙体受剪承载力

4.3.1复合墙体破坏机理

4.3.2纤维片材部分的承载力

4.3.3不同粘贴方式的转换

4.3.4复合墙体受剪承载力

4.4计算结果对比分析

4.5本章小结

结论及展望

参考文献

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致谢