基于FRP加固的钢筋混凝土梁悬链线效应研究

摘要

在偶然荷载作用下，钢筋混凝土框架结构的承重构件失效破坏继而无法继续支撑上部结构，导致结构发生局部倒塌，由于建造的连贯性和整体性，局部倒塌易引发结构不成比例的整体连续性倒塌。如何通过对RC框架结构进行加固来提高其抗连续倒塌能力已成为工程加固的研究热点。考虑CFRP片材较强抗拉强度、不增加结构附荷、耐腐蚀等优良特点，利用CFRP片材对结构进行加固从而提高结构抗连续倒塌性能的方法正逐渐成为一种趋势，该种加固技术具备良好的使用前途。
　　为探究CFRP加固RC框架结构提高结构抗连续性倒塌性能的影响，本文通过对比研究未加固试件和加固试件的抗连续倒塌性能，对两榀梁柱子结构分别进行了抗连续倒塌试验和理论分析。主要研究内容如下所示:
　　1、对两榀相同的单层、4跨RC梁柱子结构分别进行抗连续倒塌拟静力试验，其中一榀为未加固试件，另外一榀为在梁上表面进行CFRP布加固。通过对比分析试件失效柱荷载—位移曲线、梁关键截面钢筋应变、试件破坏形式、结构最终倒塌承载力及极限变形等影响因素，讨论CFRP加固方案对结构抗连续倒塌能力的提升效果。
　　2、根据RC框架梁柱子结构在连续倒塌过程中的抗力来源方式，将抗力机制分为梁端弯矩作用、压拱效应作用及悬链线机制作用，提出各机制作用阶段的简化承载力峰值计算公式，比较承载力计算值和实际值，与实际较吻合。
　　3、对两组试验分别进行基于OpenSees软件的有限元数值分析，比较荷载—位移曲线的分析值和实际值，分析结果实际结果吻合度较高。在此基础上，分析了CFRP布加固层数对结构抗连续倒塌承载力的影响，得出加固层数与承载力提高之间并不呈线性关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 建筑结构连续倒塌影响

1．3 国内外结构抗连续倒塌研究现状

1．3．1 结构抗连续倒塌性能及机制的研究

1．3．2 结构抗连续倒塌设计方法研究

1．3．3 结构抗连续倒塌加固方法研究

1．4 课题研究意义

1．5 课题主要研究内容

第二章 梁柱子结构抗连续倒塌试验

2．1 概述

2．2 试验设计

2．2．1 原型框架结构简述

2．2．2 试件参数

2．2．3 试件制作

2．3 材料力学性能参数

2．3．1 混凝土力学性能

2．3．2 钢筋力学性能

2．3．3 碳纤维材料力学性能

2．4 试验方案

2．4．1 试验加载装置

2．4．2 CFRP布粘贴方式

2．4．3 试验加载制度

2．5 数据采集

2．6 抗连续倒塌试验结果及分析

2．6．1 试件S1试验现象及结果分析

2．6．2 试件S2试验现象及结果分析

2．6．2 加固试件与未加固试件的抗连续倒塌性能对比分析

2．7 结论

第三章 试件抗连续倒塌承载力计算

3．1 概述

3．2 未加固试件与加固试件承载力对比分析

3．3 承载力计算

3．3．1 受弯承载力计算

3．3．2 压拱效应作用承载力计算

3．3．3 悬链线效应作用承载力计算

3．4 结论

第四章 梁柱子结构抗连续倒塌有限元数值分析

4．1 有限元软件介绍

4．2 有限元模拟

4．2．1 材料本构关系

4．2．2 模型截面划分和单元的选取

4．2．3 非线性静力分析方法

4．3 有限元模拟与结果分析

4．3．1 未加固试件S1试验与模拟结果对比分析

4．3．2 加固试件S2试验与模拟结果对比分析

4．4 结论

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者攻读学位期间发表的论文