纤维增强复合材料加固砖砌体抗震性能研究

摘要

纤维增强塑料/聚合物(FRP)是一种高性能复合材料。粘贴FRP片材加固法即是通过结构胶粘剂的作用将FRP片材粘贴于结构构件表面的加固法。该法与其他加固法相比具有高强高效、适用面广、耐久性能好等优点。为使FRP片材加固技术在砌体结构领域得到进一步的推广应用，针对FRP片材加固砖砌体研究的空白点和有待改进之处，本论文希望通过试验和理论研究，为FRP片材补强加固砌体工程提供设计依据。 论文首先综述了FRP片材加固砖砌体方法在国内外的研究概况与应用进展，进而进行了试验研究分析与有限元理论分析。试验采用不同种类的FRP片材，采用不同的加固方式对砌体墙片进行加固，以研究分析FRP片材加固砌体水平抗剪承载力的提高程度，加固前后破坏形态的变化，应变及位移变化等情况。并且根据试验现象及试验数据，从水平抗剪承载力提高幅度、墙体变形、墙体的滞回曲线与骨架曲线变化、刚度及延性变化等方面分析了FRP片材种类、粘贴方式、锚固情况等对加固效果的影响。试验分析结果表明，FRP片材加固砌体是一种行之有效的方法。论文中有限元分析部分首先对试验中几种加固情况进行了模拟分析，尽管有限元分析结果与试验结果存在一定的计算误差，但是仍然可以通过有限元分析结果定性分析加固前后墙片的受力性能。然后对高宽比分别为1/2，2/3，5/6，1.0四种工况下的墙体进行了模拟分析，研究分析墙体高宽比对加固效果的影响。有限元分析结果表明，高宽比在0.5～1.0之间时，加固效果与墙体高宽比有一定的关系，各种加固形式下的加固效果一般随高宽比的增大而略有增加。 论文最后在试验及有限元分析结果的基础上提出了单条、三条、五条纤维布加固砌体的水平抗剪极限承载力计算公式。计算结果与试验结果较吻合，公式可供工程设计人员参考使用。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1本课题研究的意义

1.2建筑结构加固方法

1.3粘贴纤维增强塑料加固法

1.3.1纤维增强塑料(FRP)的材料性能

1.3.2纤维增强塑料(FRP)片材加固法的技术优势

1.3.3国内外应用与发展研究概况

1.3.4粘贴FRP片材加固砖砌体的研究现状

1.4本课题研究的必要性

1.5本论文研究的内容

第二章纤维复合材料的材料性能

2.1纤维增强复合材料

2.1.1纤维增强复合材料的概念

2.1.2纤维增强复合材料的种类及形式

2.1.3纤维布的力学性能

2.2结构胶粘剂

2.2.1结构胶粘剂的功能及要求

2.2.2环氧树脂粘结剂

第三章 FRP片材加固砖砌体墙片的试验研究及理论分析

3.1试验结果分析

3.1.1荷载及变形分析

3.1.2滞回曲线及骨架曲线

3.1.3墙片的刚度退化

3.1.4墙体的延性性能

3.1.5 FRP应变分析

3.2 FRP片材加固墙体的理论分析

3.2.1破坏模式

3.2.2抗剪承载力影响因素

3.2.3砌体抗剪强度理论

3.2.4受剪墙片的应力分析

3.2.5剥离现象初步探讨

3.3本章小结

第四章 FRP片材加固砌体抗剪性能的有限元分析

4.1单元类型选取

4.2本构关系

4.3 SOLID65单元的破坏准则

4.4 SOLID65单元的开裂处理

4.5有限元模型

4.6有限元计算结果及分析

4.7不同高宽比和不同加固层数两种工况的模拟分析

4.8本章小结

第五章 FRP片材加固砌体抗剪承载力的计算

5.1抗剪承载力计算表达式

5.1.1计算假定

5.1.2抗剪承载力计算公式

5.2纤维布抗剪承载力影响系数αcfs

5.2.1砌体强度的影响

5.2.2纤维布粘贴质量的影响

5.3纤维布加固砌体的抗剪承载力计算公式

5.4计算值与试验值的比较

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录试验概况介绍