碳纤维（CFRP）加固钢筋混凝土框架结构抗震性能的试验研究

摘要

碳纤维复合材料(CFRPs)是当前土木工程领域中的一种新型材料，具有轻质高强、防腐耐久等诸多优点，更因其施工简便、对建筑外观影响小而广泛应用于建筑结构加固领域。经过多年的研究表明，利用CFRP材料进行加固是一种行之有效的加固方法。在用CFRPs对梁、柱等构件加同方面，已有很多研究者进行了试验和研究，并取得了很多的研究成果。而对于实际加固工程中更多面对的CFRPs加固框架结构的研究还少有报道。 本文设计了两榀两层两跨的框架，一榀为加固框架，一榀为对比框架，并对两榀框架进行了低周反复荷载下的试验。试验表明，加固后框架的承载力、延性、耗能性能等均有不同程度的提高，证明该加固方案切实可行。本文通过对CFRPs加固钢筋混凝土受弯构件在不同受压区高度下的受力分析，给出了加固的设计步骤和设计流程图。通过对CFRPs约束下的混凝土柱的受力分析，得出了在CFRPs约束下混凝土柱的轴压比界限值公式。本文率先提出了用角铝(钢)来解决CFRPs在框架梁柱节点凹角处弯折问题的方法，并用Ansys对加固方案中采用的角铝(钢)进行了有限元分析。鉴于以往对CFRPs加固混凝土构件的Ansys分析很少考虑CFRPs的滑移，本文采用Combin39单元来模拟CFRPs和混凝土之间的滑移，分析了不同的角铝(钢)对CFRPs滑移的影响。最后用Ansys对单个节点和整榀框架进行了弹塑性分析，与试验结果对比吻合的较好。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1概述

1.1.1加固补强的必要性

1.1.2常用的加固方法

1.2碳纤维加固钢筋混凝土结构技术简介

1.2.1碳纤维加固钢筋混凝土结构的研究现状

1.2.2碳纤维加固钢筋混凝土结构的技术特点

1.2.3碳纤维的分类及其研究情况

1.3碳纤维加固钢筋混凝土框架结构研究的意义

第二章碳纤维布加固钢筋混凝土框架结构的试验

2.1试件的设计和制作

2.1.1概述

2.1.2试件设计

2.2试验方案

2.2.1试验加载方案

第三章碳纤维布加固钢筋混凝土框架结构试验结果分析

3.1试验材料力学性能

3.2受力全过程

3.2.1 KJ1受力全过程分析

3.2.2 KJ2受力全过程分析

3.3构件的破坏形态

3.4荷载位移滞回曲线和骨架曲线

3.5耗能能力评价

3.6延性评价

3.7刚度退化性能

3.8承载力退化

3.9框架梁柱节点转角变化曲线

3.10钢筋应变变化曲线

3.11碳纤维应变变化曲线

3.12角钢(铝)应变变化曲线

第四章碳纤维布加固钢筋混凝土构件的理论分析

4.1碳纤维加固钢筋混凝土梁正截面抗弯性能的分析

4.1.1正截面抗弯加固分析的基本假定

4.1.2破坏形态、破坏界限状态和相应的设计方法

4.2碳纤维布约束矩形混凝土柱的轴压比界限值的分析

4.2.1基本假定

4.2.2无腹筋柱的轴压比界限值

4.2.3箍筋约束下柱的轴压比界限值

4.2.4 CFRPs约束下柱的轴压比界限值

4.2.5箍筋和CFRPs布共同约束下柱的轴压比界限值

第五章Ansys有限元程序分析

5.1单元选取和材料定义

5.1.1钢筋单元

5.1.2混凝土单元

5.1.3 CFRPs单元

5.1.4胶单元

5.1.4角铝(钢)单元

5.2 CFRPs加固节点的弹塑性分析

5.2.1建模(PREP7)

5.2.2求解(SOLUTION)

5.2.3结果分析(POST1,POST26)

5.3 CFRPs加固框架结构中角铝(钢)和粘结应力的分析

5.3.1建模(PREP7)

5.3.2求解(SOLUTION)

5.3.3结果分析(POST1,POST26)

5.4 CFRPs布加固框架弹塑性分析

5.3.1建模(PREP7)

5.3.2求解(SOLUTION)

5.3.3结果分析(POST1,POST26)

第六章全文总结

参考文献

致谢