CFRP加固砌体试验研究的有限元分析及受剪承载力研究

摘要

当前，国内及世界范围内大量砌体结构和各种优秀历史建筑由于使用过久、或因抗震要求和可靠指标的提高，亟需加固修复。纤维增强塑料(FRP)具有轻质高强、施工便捷、耐腐耐磨耐久、适用面广、不改变被加固结构外形等特性，用于砌体结构加固具有其它加固方法不可比拟的优点，尤其适合古建筑砌体结构的加固。目前对纤维加固砌体结构的研究尚处于起步阶段，还需积累大量试验资料，建立相关设计理论，颁布相应标准、规范以指导和推动工程实践，因此开展这方面研究具有十分重要的意义。 本文对砌体结构碳纤维布加固试验研究作了进一步的探索，对几种不同类型的砌体结构进行试验、承载力计算及有限元分析，开展了以下几方面工作。 1.通过16片砖墙碳纤维布加固及未加固对比试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究，对比分析了加固前后试件的受力变形特性，并对不同加固方案的效果进行了比较分析。试验表明，采用碳纤维布加固后的砌体墙，其开裂荷载、极限荷载、延性与耗能等指标均明显提高；试验表明，对易发生局部破坏的砖墙试件根部粘贴碳纤维布能防止试件受弯破坏，较好地发挥了其墙片的整体抗剪能力。 2.在试验研究的基础上利用有限元方法分析了有、无构造柱实心墙体及有构造柱偏开门洞墙体试件的碳纤维布加固效果。采用砌体均质化和设有接触单元的有限元模型研究试件高宽比、节点的不同耦合方式等多种因素对有限元分析结果的影响，探讨了空间膜单元、混凝土单元、面-面柔性接触单元、尤其是多层壳单元、弹簧单元等在碳纤维布砌体结构加固中的应用。 3.在试验研究的基础上，本文对无洞口墙体、开窗洞墙体、开门洞墙体和开窗洞砼小型空心砌块墙体进行了碳纤维布加固计算分析，建立了带有修正系数ηcf的CFRP加固砌体墙抗剪强度计算公式，计算结果表明与现行砌体结构设计规范相近，可应用于工程实践。 最后根据本课题研究情况提出了尚待解决的问题。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1砌体结构概述

1.1.1砌体结构的发展

1.1.2砌体结构的特点

1.2砌体结构加固

1.2.1引言

1.2.2砌体结构的加固方法

1.2.3加固结构的受力特点

1.3碳纤维布加固技术

1.3.1碳纤维布的材料性能

1.3.2粘结材料性能

1.3.3碳纤维加同的特点

1.3.4国外纤维砌体加同技术的研究与应用

1.3.5国内纤维砌体加固技术的研究与应用

1.4本文的研究意义

1.5本文的研究内容

1.5.1试验研究

1.5.2有限元分析

1.5.3抗剪承载力计算分析

第2章 碳纤维布加固砌体结构试验研究

2.1碳纤维布加固墙体试验

2.1.1试验目的

2.1.2试件设计与制作

2.1.3试件加固方案及材料性能

2.1.4试验装置、加载制度与测点布置

2.1.5试什破坏过程及破坏形态

2.1.6试验结果分析

2.1.7试验总结

2.2碳纤维布锚固墙体根部试验

2.2.1试验目的

2.2.2试件设计与制作

2.2.3试件加固方案与材料性能

2.2.4试验装置、加载制度与测点布置

2.2.5试件破坏过程及破坏形态

2.2.6试验结果分析

2.2.7试验总结

第3章 碳纤维布加固砖墙有限元分析

3.1引言

3.2有限元模型

3.2.1前言

3.2.2有限元模型概况

3.2.3单元材料属性

3.2.4破坏准则

3.3有限元计算结果及分析

3.3.1试件W1、W2有限元分析

3.3.2试件W6、W7有限元分析(1)

3.3.2试件W6、W7有限元分析(2)

3.3.3试件W11、W13有限元分析

3.4结论

第4章 碳纤维布加固砌体剪力墙斜截面受剪承载力计算

4.1引言

4.2砌体墙的抗剪性能

4.2.1影响砌体抗剪强度的因素

4.2.2构造柱对砌体墙抗剪强度的影响

4.3砌体抗剪强度计算理论概述

4.3.1砌体抗剪强度计算理论的发展

4.3.2主拉应力理论公式

4.3.3剪摩破坏理论公式

4.3.4变系数剪摩破坏理论公式

4.3.5拉摩强度理论公式

4.4试验资料

4.5墙体受剪承载力计算

4.5.1未加固砌体墙抗剪承载力计算

4.5.2碳纤维布加固砌体墙抗剪承载力计算

4.6结论

第5章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

博士在读期间发表论文目录

致谢