CFRP加固T型震损圆钢管节点的滞回性能研究

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在目前诸多的实际工程中,钢管结构因其承载力高,抗弯、抗扭刚度大,试件加工制作方便,施工速度快等优点有了日益广泛的应用。在钢管结构中,节点承担着传递荷载、分配内力和保持结构整体性的重要作用,但往往也是在地震作用中最容易受损伤的部位。对于震中受损的结构或构件,不进行鉴定评估直接实行推倒重建是非常浪费且不合理的,若对损伤的部位选择合适的方法进行加固修复,使得结构的抗震能力得以恢复甚至有所提高是更经济可行的办法。本文基于对相贯节点加固的研究以及碳纤维增强复合材料(CFRP)加固技术的发展现状,对震损钢管节点使用CFRP加固,以不同的加固形式对抗震性能产生的不同效果作为研究重点,对6个T型圆钢管节点进行拟静力试验分析,进而得到关于不同的加固形式对震损节点抗震性能的影响结果。试验根据支管、主管管径比β值的不同设计6个试件,其中三个试件的β值为0.59,另外三个试件β值为0.41。首先对试件分别进行1.32△s、1.03△s和0.95As三种不同程度的变形加载,以模拟地震对试件所产生的不同程度的损伤,As取主管直径的3%,作为损伤评价的参考值。对不同受损程度的试件使用不同形式进行加固,对于变形为1.32As的试件使用三层CFRP加固,最内层纤维束方向沿主管轴向,外面两层纤维束分别与主管轴线呈45°和135°夹角,变形为1.03AS的试件使用两层CFRP加固,纤维束缠绕方向分别沿主管轴向和环向,变形为0.95△s的试件使用两层CFRP加固,纤维束缠绕方向分别与主管轴线呈45°和135°。试件加固后施加低周反复荷载,观察试验中节点试件的变形和破坏特点,由试验数据得到试件的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、能量耗散系数以及刚度并进行分析。试验结果表明:在β=0.59的节点试件中,使用三层CFRP加固的试件承载能力、变形能力、刚度等各方面性能最好,其次是使用环、轴向CFRP加固的试件;在β=0.41的节点试件中,使用环、轴向CFRP加固的试件在承载能力、变形能力、刚度等表现出的性能最佳。因此,当β值较大时,增加CFRP的层数和改变CFRP的缠绕方式都可以在一定程度上提高节点的抗震性能,增加CFRP层数的提高效果更加显著;当β值较小时,改变CFRP的缠绕方式对提高节点的抗震性能最为关键,而增加CFRP层数对节点抗震性能的提高效果不明显。
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