系锚碳纤维间接加固砼框架中节点受力性能的试验研究与有限元分析

摘要

混凝土框架结构中，节点是一个非常重要的部位，一旦破坏将导致整体结构的倒塌。目前有关的加固研究多以直接加固节点核心区的平面框架节点为研究对象，其成果难以应用于工程实际。采用碳纤维加固与节点相连的梁柱端部来提高节点承载力的间接加固方式更适合于实际工程中带正交梁板的框架节点加固。本文结合湖南省自然科学基金和省科技计划重点课题，对4个碳纤维布间接加固混凝土框架中节点的受力性能进行了试验研究和数值模拟分析，探讨了系锚碳纤维间接加固混凝土框架节点的工作机理和承载力计算方法。主要工作和研究成果如下：
　　 1)通过4个1:2的碳纤维布间接加固混凝土框架中节点的单向加载模型试验，研究了梁端穿翼碳纤维封闭条箍、阴角系锚U型碳纤维条箍和穿翼螺杆+钢板系锚碳纤维条箍等不同锚固方式下，加固节点的受力性能、变形特征和工作机理。
　　 2)试验结果表明，梁端采用穿翼螺杆+钢板系锚碳纤维条箍锚固的加固方式能有效避免梁柱端纵向纤维的剥离，明显提高节点的极限承载力。
　　 3)对四个节点试件进行了数值模拟分析，探讨了加固节点的破坏形态、承载能力及变形情况，有限元分析结果与试验结果吻合良好。
　　 4)推导了系锚碳纤维间接加固混凝土框架节点梁端抗弯、抗剪及节点核心区抗剪承载力的计算公式，公式计算结果与试验结果、有限元数值模拟结果吻合良好，可供加固设计参考。