系锚碳纤维布间接加固混凝土框架节点抗震性能有限元分析

系锚碳纤维布(简称CFRP)间接加固混凝土框架节点方法能够有效避免直接粘贴加固CFRP易剥离、难以在实际工程中实施等缺陷。通过对5个系锚CFRP间接加固节点在滞回曲线、节点承载力和延性系数等方面的有限元数值模拟对比分析,探讨节点梁端箍筋配箍率、纵向CFRP条带用量及横向CFRP条箍用量等参数对节点抗震性能的影响。分析结果表明:梁柱端间接加固的系锚CFRP能明显改善节点的抗震性能,其极限承载能力和梁端位移延性系数提高幅度分别达到19.8%和55.5%;在其他参数相同的情况下,增加梁端纵向CFRP条带的配置率能同时提高加固节点的抗震延性和承载能力,梁端箍筋配箍率能显著改善其抗震延性,梁柱端横向CFRP条箍配置率对加固节点的抗震延性和承载能力的提高作用不大,但能有效延缓纵筋的屈服和黏结滑移。     

CFRP环包加固RC梁柱边节点抗震性能试验研究

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍,难以对节点核心区形成有效横向约束,且易出现CFRP端部锚固失效,影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术,实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性,进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验,对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析,并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明：该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力,抑制节点核心区斜裂缝发展,实现破坏位置转移和破坏形态改变,加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏,试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高,且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离,加固效果显著,验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上,提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式,能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。     

CFRP加固RC梁-板-柱框架中节点抗震性能试验研究

试验中设计了考虑楼板和正交梁的足尺钢筋混凝土框架中节点,对其进行拟静力试验,研究柱端、梁端采用CFRP加固对梁-板-柱中节点抗震性能和破坏模式的影响。分析了节点的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、耗能、位移延性、刚度退化及节点核心区剪切变形等。结果表明：由于楼板和正交梁的影响,未加固节点呈现“强梁弱柱”的柱铰失效模式;采用CFRP仅加固柱端或同时加固柱端及梁端,对节点承载力影响较小,但可有效提高节点的位移延性和耗能能力,使中节点的破坏模式由柱铰机制转为“强柱弱梁”的梁铰机制,仅采用CFRP加固柱端的方法效果更好;由于正交梁的存在,节点核心区在较大位移水平下未出现明显的剪切破坏。     

Experimental study on seismic performance of RC exterior beam-column joints strengthened by annular CFRP sheets wrapping

传统CFRP加固钢筋混凝土梁柱节点技术无法克服正交梁空间障碍，难以对节点核心区形成有效横向约束，且易出现CFRP端部锚固失效，影响加固效果。引入金刚石绳锯切割技术，实现对节点核心区CFRP布的环包黏贴加固。为验证该加固方法的可行性和有效性，进行5个RC梁柱边节点试件在水平低周往复加载下的抗震性能试验，对试件的破坏特征、滞回性能和耗能能力等抗震性能指标进行分析，并将加固试件与未加固试件和“强节点”试件进行对比分析。试验结果表明：该加固方法显著提高了节点核心区受剪承载力，抑制节点核心区斜裂缝发展，实现破坏位置转移和破坏形态改变，加固后试件的破坏形态由节点核心区的脆性剪切破坏转变为梁端延性弯曲破坏，试件的承载能力、延性和耗能等抗震性能指标均得到明显提高，且加载过程中加固试件CFRP布未出现搭接锚固失效或界面剥离，加固效果显著，验证了CFRP环包加固技术的可行性和有效性。在试验和理论分析的基础上，提出了CFRP环包加固RC梁柱节点核心区斜截面承载力计算式，能较好地预测加固RC框架节点斜截面承载力。     

CFRP加固混凝土短方柱抗震性能试验研究

本文通过5根CFRP加固钢筋混凝土短方柱在低周反复荷载下的试验,研究了CFRP加固后钢筋混凝土短柱的抗震性能,讨论了CFRP加固量对试件抗震性能的影响.结果表明,CFRP加固可以转变钢筋混凝土短方柱的破坏模式,有效提高其抗震性能;随着CFRP加固量的增加,试件峰值荷载提高是有限度的,但其延性、耗能能力、后期强度退化可以持续得到显著改善.     

CFRP加固高轴压比钢筋混凝土短圆柱抗震性能试验研究

通过5根CFRP加固钢筋混凝土短圆柱在低周反复荷载作用下的试验,研究了CFRP加固高轴压比钢筋混凝土短圆柱的抗震性能,探讨了CFRP加固用量对试件抗震性能的影响。试验结果表明:CFRP加固高轴压比钢筋混凝土短圆柱能有效提高其抗震性能,使试件从脆性的剪切破坏逐步过渡到有较好延性的弯曲破坏。本文还建议了CFRP加固钢筋混凝土短圆柱抗剪和抗弯承载力计算公式,计算结果与试验值符合较好。     

震损钢筋混凝土框架节点修复后抗震性能试验研究

针对已震损的钢筋混凝土框架节点加固后的抗震性能,进行了8个带楼板的三维框架节点的预震损、加固和低周反复荷载破坏试验。试验研究了玄武岩纤维和外包钢套两种加固方法,不同的预震损程度,灌缝等因素对加固效果的影响。对加固节点的滞回曲线、骨架曲线、延性系数、承载力及刚度退化等参数的分析可知：玄武岩纤维加固提高节点的承载力作用有限,但提高抗震性能效果明显;外包钢套法在提高节点承载力、刚度及抗震性能各方面均有显著的效果。加固后节点由“弱柱强梁”转变成了“强柱弱梁”的破坏形式。试验表明,通过加固,节点恢复并超过了受损前的抗震性能,说明此类加固方法是合理、有效的。     

3种材料加固古建筑木构架榫卯节点的抗震性能

采用扒钉、CFRP布(碳纤维增强塑料布)和钢箍3种材料加固古建筑木构架榫卯节点.通过人工加载方式,进行低周反复加载试验,分析3种材料加固后榫卯节点M-θ(弯矩-转角)滞回曲线、M-θ均值骨架曲线、耗能能力、刚度退化和延性的变化,对比了3种材料加固榫卯节点的抗震效果,并对3种材料在木构架加固工程中的应用提出建议.结果表明:榫卯节点加固前后均有良好的变形能力;CFRP布加固节点承载力＞钢箍加固节点承载力＞扒钉加固节点承载力;CFRP布加固节点耗能能力＞钢箍加固节点耗能能力＞扒钉加固节点耗能能力;CFRP布加固节点刚度退化＞扒钉加固节点刚度退化＞钢箍加固节点刚度退化;CFRP布加固节点延性＞扒钉加固节点延性＞钢箍加固节点延性.建议扒钉用于小型木构架加固;CFRP布用于中小型木构架加固;钢箍用于中大型木构架加固.     

碳纤维布加固震损装配整体式混凝土框架节点抗震性能试验研究

通过拟静力试验,研究碳纤维布加固震损装配整体式框架节点的抗震性能,分析了节点破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移、延性、刚度和承载力退化等抗震性能指标,比较节点损伤程度对碳纤维布加固效果的影响,然后通过数值模拟对加固的影响因素进行分析,在此基础上建立了加固节点核心区抗剪承载力计算式。研究表明:碳纤维布加固节点试件极限承载力最大提高27.1%;极限位移最大提高23.8%;节点试件的耗能、延性增强,刚度退化、承载力退化减慢;轻度损伤节点加固后抗震性能得到有效提高;中度损伤节点加固后抗震性能可完全恢复;理论式计算结果与试验和模拟中的核心区抗剪承载力进行对比分析,误差在10%以内。     

高强钢绞线网-聚合物砂浆抗震加固框架梁柱节点的试验研究

进行了4个采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固的钢筋混凝土框架节点和1个对比节点的低周反复荷载试验,比较了4种加固方案的破坏形态、承载力、延性和刚度退化等抗震性能。研究结果表明:采用高强钢绞线网-聚合物砂浆加固后,节点的极限受剪承载力提高了19%左右,破坏形态更加具有延性特征。分析了相应的加固机理,并提出了高强钢绞线网-聚合物砂浆加固钢筋混凝土框架节点受剪承载力的计算方法,计算结果与试验结果符合良好。     

碳纤维布加固震损方钢管混凝土框架边节点抗震性能试验研究

为了研究碳纤维布加固震损钢管混凝土柱-钢梁框架节点的抗震性能,按1:2的缩尺比例设计并制作4个方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点试件,进行了预损加载、碳纤维布加固和节点加固后的低周往复荷载破坏试验。研究了碳纤维布加固震损节点的有效性,探讨了不同震损程度对加固效果的影响。通过对节点试件的滞回曲线、骨架曲线、碳纤维布应变、延性、耗能能力、刚度退化及承载力退化等参数分析可知:碳纤维布加固方钢管混凝土柱-钢梁框架边节点,保证了"强柱弱梁"的抗震延性设计目标的实现,破坏形态均为钢梁弯曲破坏;碳纤维布加固提高了节点试件承载力,抗震性能得到明显改善;在一定损伤程度情况下,加固节点恢复并超过受损前的抗震性能。     

CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱的抗震性能

为评估CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱抗震性能的效果,选取1根未锈蚀钢筋混凝土短柱、2根锈蚀钢筋混凝土短柱和4根CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱进行抗震性能试验研究,考察了CFRP加固量、细骨料类型对抗震加固效果的影响情况,建议了CFRP加固锈蚀钢筋混凝土短柱受剪承载力的实用计算公式。结果表明:钢筋锈蚀会降低短柱的抗震性能,锈蚀钢筋试件的受剪承载力、极限变形能力和累积滞回耗能较未锈蚀钢筋试件分别降低了7.8%、35.5%和42.2%;外包CFRP加固能将锈蚀钢筋试件的受剪承载力提高至未锈蚀钢筋试件的107.1%～109.1%,并显著改善短柱的延性和耗能能力;外包CFRP的层数由1层增至2层时,加固试件的受剪承载力提高较少,且试件达到峰值荷载时,CFRP的最大应变减少;在钢筋锈蚀前后和CFRP加固前后,混凝土短柱无量纲近极限滞回环的滞回规则大体相同。     

预应力装配加固混凝土框架结构抗震性能研究

通过对一榀预应力装配式加固混凝土框架在低周反复荷载作用下的试验,深入研究预应力装配式加固后的钢筋混凝土框架裂缝分布、破坏形态、滞回曲线及位移延性等抗震性能。并利用SAP2000有限元分析软件对试件模型进行推覆分析。结果表明:预应力装配式加固钢筋混凝土框架具有良好的抗震性能,试验极限承载力大小和塑性铰出现位置与推覆分析结果吻合较好。     

轻钢支撑加固混凝土框架抗震性能试验研究

设计制作了单跨2层钢筋混凝土框架和采用轻钢压型钢板加固的单跨2层钢筋混凝土框架各一榀,分别对两榀框架进行低周反复荷载作用试验,分析破坏现象、滞回曲线、骨架曲线、延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能及轻钢压型钢板加固混凝土框架的有效性。采用SAP 2000有限元软件对试验框架进行Pushover分析,并与试验结果进行对比。研究表明:采用轻钢支撑加固混凝土框架结构可以显著提高结构的抗震性能,具有广泛的工程应用前景。采用SAP 2000可以有效地进行轻钢压型钢板加固的混凝土框架结构计算分析。     

防屈曲支撑加固震后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

通过对一榀缩尺比例1∶2的单跨三层钢筋混凝土框架进行拟静力试验,并在待试验水平荷载下降到85%以后,在原框架每层分别设置单斜撑布置的防屈曲支撑,以模拟震后加固试件。对加固后的框架再次进行拟静力试验,以考察防屈曲支撑加固震后框架的抗震性能。结合试验研究结果,对比分析了震前纯钢筋混凝土框架和震后采用防屈曲钢支撑加固框架的承载力、刚度、延性、强度退化、刚度退化、滞回曲线、骨架曲线等系列抗震性能指标,验证了防屈曲支撑加固震后钢筋混凝土框架的可行性。     

压型钢板支撑加固RC框架Pushover分析

为了研究压型钢板支撑加固钢筋混凝土(RC)框架的抗震性能,选取某小学教学楼进行加固前、后模型Pushover分析。分别对塑性铰分布、Pushover曲线、延性和刚度退化曲线进行对比,分析结果表明,加固后教学楼的最大承载力提高了154.18%,延性提高了4.08%,初始刚度提高了25.48%,极限刚度提高了447.48%。压型钢板支撑加固方法能显著提高教学楼的承载力和抗侧刚度,增强了教学楼的抗震能力。     

CFRP加固震损钢筋混凝土柱抗震性能试验研究

为研究不同CFRP加固方式对震损钢筋混凝土柱抗震性能的影响规律,基于现行设计规范,采用高强灌浆料加固、横向CFRP套箍加固、横向CFRP套箍结合纵向粘贴CFRP加固3种方式对3个震损钢筋混凝土柱试件进行加固修复,并开展加固钢筋混凝土柱低周反复荷载试验,考察加固试件的抗震性能,并对比分析不同加固方式对试件抗震性能的影响规...     

CFRP加固钢筋混凝土柱复合受扭性能试验研究及损伤分析

为研究CFRP加固钢筋混凝土柱的复合受扭性能，设计了4个CFRP加固钢筋混凝土柱（CCZ柱）试件，开展了压弯剪复合受力状态下的单调受扭试验，研究了配筋率和CFRP加固方式对试件破坏形态、延性系数、扭矩-扭率（T-θ）曲线的影响，并进行了损伤演变分析。结果表明：当CFRP发生断裂后，试件将发生破坏；环贴+纵贴CFRP加固试件的受扭性能和延性较好，且配筋率对试件的受扭性能和延性影响较小；纵筋配筋率会影响试件的损伤形态，纵筋配筋率越大，试件损伤程度越小。     

全CFRP筋混凝土柱低周反复荷载试验研究

对6根不同轴压比及剪跨比的CFRP筋混凝土柱进行了低周反复荷载试验,记录了试验现象,分析了试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能性能和刚度退化。研究结果表明,CFRP筋混凝土柱的承载能力较强,轴压比和剪跨比对试件抗震性能的影响与钢筋混凝土柱类似,均为影响其抗震性能的重要因素。运用传统延性指标计算了试件的延性系数,分析发现,传统延性系数均不能全面描述试件的延性规律,引入改进综合性能指标,其能较好地反映不同轴压比和剪跨比对CFRP筋混凝土柱抗震性能的影响。     

碳纤维布加固震后严重损伤混凝土框架的抗震试验研究

以某两层钢筋混凝土工业建筑框架结构为原型,按1∶3的缩尺模型设计了钢筋混凝土框架模型(KJ-1),并对其进行模拟地震作用的水平低周反复荷载作用下的试验;然后对该严重损伤的框架进行碳纤维布加固,对加固后的试件(KJ-1A)再进行同样的试验。对加固前后框架结构的受力性能、裂缝发展、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、位移延性等进行对比分析,研究用碳纤维布加固已严重损伤的混凝土框架结构的抗震性能。试验结果表明,震后严重损伤的混凝土框架结构经碳纤维布加固,其极限承载能力、耗能能力及延性等抗震性能有明显提高,为采用碳纤维布加固补强大震后损伤严重的混凝土结构提供了理论依据。