【摘 要】
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钢筋混凝土柱作为建筑结构的主要承重构件和水平抗力构件,其承载力和变形能力影响整个结构的抗震性能。轴压比过高而剪跨比较小的钢筋混凝土柱易发生剪切破坏,具有明显的脆性,延性较差,且加固修复困难较大,因此,对于此类构件亟需进行补强加固。高延性混凝土(HDC)是一种具有高韧性、高抗裂性能和耐损伤能力较好的新型材料,在拉伸和剪切荷载作用下具有多裂缝开展和应变硬化特征。将HDC用于混凝土结构加固,施工简便,效
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(51578445)“高延性纤维混凝土构件抗剪机理与设计研究”
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钢筋混凝土柱作为建筑结构的主要承重构件和水平抗力构件,其承载力和变形能力影响整个结构的抗震性能。轴压比过高而剪跨比较小的钢筋混凝土柱易发生剪切破坏,具有明显的脆性,延性较差,且加固修复困难较大,因此,对于此类构件亟需进行补强加固。高延性混凝土(HDC)是一种具有高韧性、高抗裂性能和耐损伤能力较好的新型材料,在拉伸和剪切荷载作用下具有多裂缝开展和应变硬化特征。将HDC用于混凝土结构加固,施工简便,效果良好,具有广泛的应用前景。因此,本文提出采用HDC加固钢筋混凝土短柱来提高其抗剪性能,研究内容主要包括以下几个方面:(1)设计并制作了7根RC柱,其中1根采用HDC加固,3根采用钢筋网HDC加固和1根钢筋网高性能复合砂浆加固试件及2根未加固试件作为对比试件,对其进行水平低周反复加载试验,研究加固方式、轴压比和钢筋网配筋率对HDC加固试件抗剪性能的影响,分析各试件的破坏过程、破坏形态、荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、变形能力、耗能能力、刚度退化曲线和强度衰减。试验结果表明:采用HDC加固钢筋混凝土短柱可明显改善试件的破坏形态和耗能能力,承载力提高幅度为38%~51%,极限变形提高幅度为25%~110%。(2)分析了HDC加固混凝土短柱的抗剪机理,研究了加固面层对既有混凝土的约束作用。基于试验数据,确定了钢筋网、HDC面层的实际利用系数,分析了与轴压比等试验参数间的关系,并利用Matlab软件拟合其计算公式。本文基于变角桁架-拱理论,考虑加固面层对既有混凝土的约束,将加固面层等效为箍筋,提出HDC加固钢筋混凝土柱的抗剪承载力计算公式,对本试验及相关文献试件的抗剪承载力进行计算,计算值与试验值吻合较好。与现有HDC加固混凝土柱的抗剪承载力计算方法进行对比,本文提出的抗剪承载力计算方法更加合理。(3)在压弯剪作用下,柱试件的变形由弯曲变形、剪切变形和钢筋滑移变形组成,并分别研究其在不同状态下的计算模型。分析加固试件的受力机理,考虑轴压比、加固层体积配箍率对HDC加固试件变形能力的影响,结合试验数据用软件Matlab拟合HDC加固混凝土柱截面曲率计算公式。根据RC试件变形的计算模型,计算本试验及相关文献中各试件在屈服状态、峰值状态和极限状态下的位移,并与试验结果进行对比,吻合良好。
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