PE纤维水泥基复合材料框架节点抗震性能试验研究

摘要

聚乙烯（polyethylene，简称PE）纤维具有超高弹模、高抗拉强度，将其加入水泥基复合材料基体中配制的PE纤维水泥基复合材料，是一种具有高韧性、多缝开裂特征同时满足高强等级要求的建筑材料，很好地满足了目前建筑向着高层大跨发展要求。本文研究了PE纤维掺量对PE纤维水泥基复合材料的基本力能性能的影响，并选择最优配比应用到框架梁柱节点中，从核心区配箍率、浇筑范围两个因素设计了6个PE纤维水泥基复合材料和一个普通混凝土节点的低周往复试验研究，完成了以下工作:
　　(1)完成PE纤维掺量对水泥基复合材料基本力学性能影响的试验研究，结果表明:PE纤维最佳体积掺量为2％，直接拉伸极限应变可以达到3％，弯曲荷载作用下表现出极强的变形能力和韧性特征;PE纤维水泥基复合材料破坏模式为多缝开裂，并且表现出很好的控制裂缝能力;
　　(2)描述了各个节点试验过程中的裂缝开展过程和破坏模式，结果表明所有节点都经历了初裂、通裂、极限、破坏四个阶段。PE纤维水泥基复合材料节点核心区及梁端出现密集的微裂缝，并将混凝土节点的核心区剪切破坏模式增强为梁端的弯曲破坏;
　　(3)对各个节点的滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、强度退化、耗能能力等抗震性能和核心区剪切变形进行分析，发现PE纤维水泥基复合材料取代框架核心区及附近梁柱塑性铰区混凝土可以明显改善节点的抗震性能和核心区抗剪能力，取代核心区箍筋并不会对节点的抗震性能产生影响，但对节点核心区变形有较大影响;论文还对PE纤维水泥基复合材料合理浇筑范围提出建议;
　　(4)对梁柱纵筋箍筋应变进行分析，结果表明PE纤维水泥基复合材料节点可以减小钢筋变形和滑移，提升节点梁柱及核心区的抗剪能力。

目录

声明

致谢

摘要

插图及表格清单

1 绪论

1．1 课题研究目的与意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 纤维混凝土研究现状

1．2．2 纤维混凝土框架节点抗震性能研究现状

1．2．3 框架梁柱节点受剪性能计算方法的研究

1．2．4 PE纤维水泥基复合材料研究现状

1．3 研究存在的主要问题

1．4 本文主要研究内容

2 PE纤维水泥基复合材料基本力学性能试验研究

2．1 试验概况

2．1．1 试验原材料

2．1．2 配合比设计及制作

2．1．3 试验加载仪器及方案

2．2 试验结果及分析

2．2．2 PE纤维掺量对PE纤维水泥基复合材料弯曲韧性的影响

2．2．3 PE纤维掺量对PE纤维水泥基复合材料直接拉伸性能的影响

2．3 多缝开裂的破坏模式

2．4 微观分析

2．5 本章小结

3 PE纤维水泥基复合材料框架梁柱节点试验方案

3．1 前言

3．2 试件设计

3．2．1 设计原则

3．2．2 试件尺寸及配筋

3．3 材料基本力学性能

3．3．3 钢筋

3．4 试件制作

3．4．2 应变片布置

3．5 试验装置和加载机制

3．5．1 试验装置

3．5．2 加载机制

3．6 测量内容

3．6．1 柱顶轴压及柱顶竖向位移

3．6．2 梁端往复荷载加载点处位移

3．6．3 梁端塑性铰区的转角

3．6．6 裂缝

4 框架节点试验现象及抗震性能分析

4．1 试验过程及现象

4．2 滞回曲线

4．3 骨架曲线及承载力

4．4 延性

4．5 刚度退化及强度退化

4．5．1 刚度退化

4．5．2 强度退化

4．6 耗能能力

4．7 核心区变形分析

4．8 钢筋应变分析

4．8．1 核心区箍筋应变

4．8．2 梁纵筋应变

4．8．3 柱纵筋应变

4．8．4 梁柱箍筋应变分析

4．9 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简介