系锚CFRP间接加固砼框架中节点抗震性能影响因素分析

摘要

节点是钢筋混凝土框架的一个重要组成部分，节点的破坏极有可能导致整个结构的倒塌。由于直交梁与楼板的存在使得CFRP直接加固节点核心区难以实现，还会因为CFRP锚固不足而产生剥离破坏。采用CFRP间接加固与节点相连的梁柱端，同样可以有效提高节点的承载力和抗震性能，且更适合于实际工程中混凝土框架空间节点的加固。本文通过18个系锚CFRP间接加固混凝土框架节点的有限元数值模拟分析，研究了不同因素对加固节点抗震性能的影响，探讨了系锚CFRP加固混凝土框架节点的承载力计算方法，并将有限元数值模拟结果和理论计算结果进行了对比验证。本文的主要工作和研究成果如下:
　　1)通过系锚CFRP间接加固混凝土框架节点的有限元数值模拟分析，探讨了节点的承载力特征值、延性、功比指数等抗震性能，并通过与已有试验的滞回曲线、骨架曲线、荷载特征值和延性系数的对比分析，验证了有限元模型的可行性和合理性。
　　2)通过18个低周反复荷载作用下系锚CFRP间接加固混凝土框架节点的数值模拟分析，研究了混凝土强度等级、核心区箍筋配筋率、剪跨比、轴压比、梁端纵筋配筋率、梁端箍筋配筋率、纵向CFRP条带配置率和横向CFRP条箍配置率等8个因素对加固节点承载力和抗震性能的影响，并对加固节点的工作机理进行了探讨。
　　3)分析结果表明，提高混凝土强度等级、剪跨比、梁端纵向钢筋配筋率、梁端纵向CFRP配置率可以增大加固节点的承载力特征值;轴压比主要影响节点的抗震耗能能力;增大节点梁端CFRP条箍配置率、梁端箍筋配筋率或节点核心区配箍率可明显提高节点的延性。
　　4)推导了系锚CFRP间接加固节点梁端抗弯、抗剪和节点核心区抗剪承载力的计算公式，理论计算结果与有限元模拟结果吻合良好，可供实际工程加固设计参考。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 FRP加固框架节点的研究意义

1．2 FRP加固混凝土框架节点的国内外研究现状和存在的不足

1．3 系锚CFRP间接加固框架节点的常用方法的特点和优势

1．4 本文的主要研究内容

2 系锚CFRP间接加固节点抗震性能有限元分析模型

2．1 有限元分析模型的选取

2．1．1 拟加固节点的基本情况

2．1．2 节点加固方式和各项参数取值

2．2 材料本构关系和性能参数

2．3 ANSYS分析中单元类型的选择和单元划分

2．4 边界条件和加载方式模拟

2．5 求解过程及收敛准则

2．6 试验结果与有限元对比分析

2．7 本章小结

3 系锚CFRP间接加固节点抗震性能影响因素分析

3．1 原节点因素对加固后节点抗震性能的影响

3．1．1 混凝土强度等级

3．1．2 轴压比

3．1．3 剪跨比

3．1．4 梁纵向配筋率

3．1．5 梁端箍筋配筋率

3．1．6 核心区箍筋配箍率

3．2 梁端纤维用量对加固后节点的抗震性能的影响

3．2．1 梁端纵向CFRP配置率

3．2．2 梁端横向CFRP配置率对加固节点抗震性能的影响

3．3 CFRP间接加固框架中节点的工作机理分析

3．4 本章小结

4 系锚CFRP抗震加固砼框架节点承载力计算方法

4．1 加固节点承载力影响因素分析

4．1．1 混凝土强度等级

4．1．2 轴压比

4．1．3 剪跨比

4．1．4 梁端纵筋配筋率

4．1．5 梁端箍筋配箍率

4．1．6 核心区箍筋配箍率

4．1．7 纵向CFRP条带配置率

4．1．8 梁端横向CFRP条箍配置率

4．2 梁端抗弯承载力计算

4．2．1 基本假定

4．2．2 梁端抗弯承载力计算

4．3 梁端抗剪承载力计算

4．4 核心区承载力计算

4．5 有限元结果与公式计算结果对比

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢