CFRP局部加固对腐蚀后风电塔筒滞回及屈曲特性影响

海上风电塔长期服役于海洋腐蚀环境中,塔筒结构在海洋腐蚀环境及风、浪、地震等往复荷载作用下易出现局部屈曲及倒塌破坏。本文提出将碳纤维增强复合材料（carbon fiber reinforced polymer,CFRP）用于腐蚀后风电塔筒的局部加固,开展了CFRP钢结构单剪实验及数值仿真研究。在单剪实验的基础上,基于ABAQUS软件及Python编程开展了CFRP加固腐蚀风电塔筒的滞回性能研究,对比了4种腐蚀工况及6种加固工况结构的破坏形式及耗能机制。研究结果表明:高温环境会使得CFRP与钢的黏结界面出现软化现象,导致CFRP钢复合结构承载力下降。但在拉力作用下CFRP钢复合结构均表现为纤维丝断裂早于胶层破坏,在数值模拟时可以将CFRP与钢的黏结关系简化为绑定关系。在循环荷载作用下遭受腐蚀的风电塔筒结构出现提前屈曲,屈曲后结构刚度退化加速,延性降低,材料塑性耗能比例减小,“屈曲铰”耗能比例增加,整体耗能能力下降;使用CFRP加固后,可以延缓结构屈曲出现的时间,扩大材料塑性区域,增加材料塑性耗能比例,提升结构整体耗能能力。为防止CFRP加固层数较少时结构出现突发破坏的现象,加固时应注重考察结构延性变化情况。     

考虑砌筑砂浆劣化的老旧砌体结构抗震性能分析

北京地区现存大量建造于1980年前后的在役老旧砌体房屋,因服役时间较长,普遍存在建筑材料劣化的现象。选取砌筑砂浆作为研究对象,通过分析冻融循环劣化过程和现场砌筑砂浆实测结果,建立北京地区实际服役环境下砂浆抗压强度劣化时变模型。通过建立典型老旧砌体结构房屋有限元模型,采用层间位移角作为评价指标,对不同建造年代的砌体房屋抗震性能进行分析研究。结果表明,随着服役时间增加,该六层砌体结构整体位移响应增大,且主要发生在服役20年之后。在7度设防地震作用时,服役超过40年的砌体房屋损伤接近严重破坏状态,难以满足抗震设防要求。在峰值加速度为200gal的地震作用时,未劣化砌体结构没有达到倒塌状态,而服役50年的劣化砌体结构进入倒塌状态指标界限内,抵抗倒塌的能力下降十分显著,显示出对多年服役劣化砌体结构进行鉴定加固的急迫性。