MRPC加固震损后异形柱框架节点抗震性能试验研究

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对于钢筋混凝土框架结构而言,由于结构简洁、传力明确、可使用空间较大等优点,使其得以广泛应用;但由于早期结构设计人员的设计不当以及施工人员的施工不当,导致震区现存大量“强构件弱节点”的框架结构,故对该种框架节点震损后的加固问题便显得尤为重要了。本文针对当前国内、外对震损框架节点加固的空白区域,利用改性活性粉末混凝土(MRPC)的高延性、高强度以及高耗能等优势,分别对震损现浇异形柱框架中间节点CKJ-1、震损装配式异形柱框架中间节点AKJ-1、震损现浇异形柱框架边节点CKJ-2以及震损装配式异形柱框架边节点AKJ-2进行了震损加固处理,而后对上述4个震损加固后带板异形柱框架节点进行低周反复循环荷载试验研究。研究结果表明:(1)经过MRPC加固的震损异形柱框架节点的裂缝开展模式明显发生改变,由于钢纤维与聚丙烯纤维对混凝土的拉拔作用,使得裂缝开展的既密又细,对节点的耗能性能提升显著;但是,部分节点的破坏形式为下柱端新旧材料交界处破坏,这是因为:(1)MRPC在浇筑振捣过程中钢纤维向下沉积,使得下柱端MRPC中胶凝材料与原混凝土接触面积减少;(2)下柱端剔凿长度太短,导致其新旧材料交界处弯矩较大,从而容易开裂。(2)经过MRPC加固后各震损异形柱节点的极限承载力与极限位移较震损前节点均显著提升,CKJ-1试件、AKJ-1试件、CKJ-2试件与AKJ-2试件的极限承载力分别提升了10.23%、21.08%、26.22%与15.93%,由于AKJ-2试件铰支座处破坏导致其极限位移无法得到,故只测得CKJ-1试件、AKJ-1试件与CKJ-2试件的极限位移较震损前节点分别提升了35.16%、24.10%、21.69%。(3)采用MRPC加固的震损异形柱节点滞回特性更加优越,震损加固后节点的滞回环可以明显将震损前节点的滞回环包络,且震损加固后节点骨架曲线的“倒S”形明显呈放大趋势;对比震损加固后装配中间节点与震损前现浇中间节点的滞回环可以发现,前者基本可以将后者包络,说明经过MRPC加固后的装配节点的抗震性能可以基本达到“优于现浇”的结果。(4)MRPC对于改善震损异形柱节点的强度退化与刚度退化主要体现在加载后期,这是由于在加载后期震损区域普通混凝土的骨料分离致使强度与刚度退化明显,而MRPC中钢纤维与聚丙烯纤维对混凝土的拉拔作用使得节点震损区域相对完整、不致分离,故而震损加固后节点后期的强度与刚度退化也较震损前缓和。(5)采用MRPC加固的震损异形柱节点累积耗能远远超越了震损前节点,累积耗能提升最为显著的是CKJ-1试件,整体累积耗能约为震损前节点的2倍;除AKJ-2试件试验提前结束外,AKJ-1试件与CKJ-2试件的整体累积耗能提升幅度分别为震损前节点的1.88倍和1.73倍。(6)除AKJ-2试件铰支座处破坏导致其延性系数无法得到外,CKJ-1试件、AKJ-1试件、CKJ-2试件的延性系数分别为震损前的1.47倍、1.33倍、1.23倍。(7)由于实际状态下异形柱节点的试验条件不同于理想状态下;因此,震损加固后异形柱节点核心区受剪承载力及梁柱承载力,理论计算值均高于实际试验值。
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