水泥砂浆面层加固砌体墙抗震可靠指标研究

采用水泥砂浆面层加固方法加固砌体房屋是一种简单有效的方法。对比分析了《砌体结构加固设计规范》(GB 50702-2011)^[3]和《建筑抗震加固技术规程》(JGJ 116-2009)^[4]中钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的可靠性;对10片未加固低强度砖墙和20片单面钢筋网水泥砂浆面层加固低强度砖墙进行拟静力试验,分析了未加固和加固墙体的破坏模式和机理,并提出了适用于钢筋网水泥砂浆面层加固砌体墙的抗震验算公式。研究表明：两标准的可靠水平差别较大,实际应用时,易产生矛盾;未加固墙主要发生沿阶梯形斜裂缝受剪破坏,加固墙主要发生沿通缝受剪破坏和沿阶梯形斜裂缝受剪破坏;建议公式的计算值与试验值吻合良好,未加固墙抗震可靠指标为2.2,加固墙抗震可靠指标为2.5～3.1;砂浆面层加固砌体结构可以显著提高结构的抗震性能。     

砖砌体墙片抗震修复与加固伪静力试验

对在各种压应力下的240标准砖墙片、试验之前及试验开裂以后用GFRP粘贴墙面和增加钢筋网砂浆面层方法加固的墙片，采用伪静力装置水平加载方法，检验加固的效果。试验证明了对于砂浆强度很低的砌体，GFRP加固能有效增强砌体抗震整体性，具有等效于提高砂浆强度的效果，要提高抗裂和极限承载力则GFRP的厚度应满足其抗拉能力大于砌体的抗剪能力。对于到达过极限承载力破坏后的墙片，GFRP加固能使得墙片基本恢复到原有的最大承载力。而钢筋网砂浆面层加固能有效提高砌体的抗震能力。     

HPFL加固空斗墙抗震性能试验研究及有限元分析

通过9片HPFL(High Performance Ferrocement Laminate)条带加固空斗墙与5片未加固的对比墙体,在低周反复荷载下试验,研究采用不同的HPFL条带加固方式对不同砌筑方式、不同强度砌筑砂浆的空斗墙在不同竖向压应力下的抗震承载力和破坏形式的影响.采用有限元计算软件AN-SYS建立HPFL条带加固空斗墙的有限元模型,分析加固条带宽度、加固面层砂浆强度、加固层钢筋网格尺寸、砌筑砂浆强度、墙体高宽比和竖向压应力等因素对加固效果的影响.研究表明:HPFL条带加固法是一种提高空斗墙抗震性能的有效方法;加固条带宽度对HPFL条带加固性能的影响最大;加固面层砂浆强度的提高,墙体的抗震承载力随之提高;加固层钢筋网格尺寸加密,对墙体承载力提高较小;不同砂浆强度砌筑的墙体,HPFL条带加固效果的发挥情况有所不同;HPFL条带圈梁构造柱式加固方式对各种高宽比和各种竖向压应力下的空斗墙都是有效的.     

加固震损钢筋混凝土梁抗震性能研究

以地震损伤钢筋混凝土梁为研究对象,重点研究损伤、加固后的钢筋混凝土梁的抗弯、抗震性能及加固措施,首先对试件进行损伤试验;然后对损伤试件进行碳纤维加固和钢板加固,试验和数值分析加固试件的抗震性能。试件变化参数为纵向钢筋配筋率、加固方式等参数,对比分析加固前后试件的受力性能与变形特征,并对不同加固方案的效果进行分析比较。为我国建筑抗震设计规范和混凝土结构加固规范的修订提供试验和理论参考。     

纤维砂浆带加固砌体墙片的抗震性能研究

针对低烈度区砌体结构房屋抗震的需要,本文提出利用纤维砂浆带加固砌体墙的一种廉价抗震方案。运用有限元分析软件Ansys10.0进行数值模拟分析,探讨这种加固方案的可行性,并在此基础上进行试验研究。通过纤维砂浆带加固砌体墙片在低周反复荷载作用下的试验,对墙片的破坏特征、裂缝的发展过程、滞回特性、结构延性等技术指标进行对比分析,结果表明,采用纤维砂浆带加固砌体墙有助于提高墙体的开裂荷载,增加结构的延性,改善墙体的抗震性能。     

角钢加固损伤RC框架结构Pushover分析

基于RC框架前期的水平低周反复荷载试验研究,采用有限元软件SAP2000对该试验试件进行了Pushover分析,模拟结果与试验值基本符合。以此为基础,通过定义材料的弹性模量即改变刚度,来表达RC框架的损伤程度,从而建立角钢加固损伤RC框架结构的有限元分析模型,继而对该模型进行了Pushover分析,研究角钢加固损伤RC框架结构的抗震性能及损伤程度对加固框架的影响。计算结果表明,角钢加固后RC框架的承载力大幅度提高,RC框架加固前的损伤降低了极限荷载,且大幅度降低了延性系数,说明损伤程度对加固后框架的延性耗能能力影响很大。     

钢丝网复合砂浆加固受火后钢筋混凝土框架梁的抗震性能试验研究

通过2个钢丝网复合砂浆加固受火后钢筋混凝土框架梁和1个未受火框架梁的对比试验,分析了低周反复荷载作用下钢丝网复合砂浆加固受火后钢筋混凝土框架梁的加固效果,测试了各框架梁的抗震承载力、延性、破坏形态及其滞回特性。试验结果表明:(1)在反复荷载作用下,钢丝网复合砂浆加固受火后框架梁梁端顶部出现裂缝时间比未受火的框架梁早,梁端底部出现裂缝时间比未受火框架梁迟;(2)钢丝网复合砂浆加固受火1.5 h后试件的抗弯极限承载力与未受火试件基本相等,而钢丝网复合砂浆加固受火2 h后试件的极限承载力比未受火试件有所降低;(3)随着受火时间的增加,钢丝网水泥砂浆加固受火后框架梁的抗弯极限承载力下降;(4)钢丝网复合砂浆加固受火后框架梁的延性系数与受火时间关系不大,加固后的受火框架梁具有较好的抗震性能。     

ECC面层加固空斗墙抗震性能试验研究

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)具有高强度、高延性和水硬过程中粘结性能良好,在砌体加固工程中具有广泛的应用前景。通过对2片未加固、2片单面和2片双面ECC面层加固后空斗墙进行水平拟静力试验,对比加固不同砌法下单面和双面空斗墙破坏模式、滞回曲线、刚度退化、承载能力和延性性能,进而研究ECC面层加固对墙体抗震性能的影响。利用ABAQUS有限元软件,采用预留孔洞的整体建模方式进行有限元分析,对比了试验值与计算值。结果表明:ECC面层与砖墙之间粘结较可靠,ECC面层优越的材料抗力可以抵抗墙体承担的水平剪力;单、双面ECC面层加固后空斗墙体极限变形能力及极限承载力均得到大幅提升,试件延性和抗震性能同步改善;有限元计算的水平承载力值与试验值相差不大。     

HPFL条带加固眠墙抗剪试验研究

为了了解高性能水泥复合砂浆薄层(High Performance Ferrocement Laminate,简称HPFL)加固低强度眠墙的抗震性能,本文通过1片未加固眠墙和4片采用HPFL条带加固的眠墙的水平低周反复荷载试验,对比研究了各个墙片的抗震性能.试验结果表明,用HPFL条带加固后的眠墙显著提高了其开裂荷载和极...     

砖墙用钢筋网水泥砂浆面层加固的抗震能力研究

本文对砖墙用钢筋网水泥砂浆面层加固(所谓“夹板墙”)后的抗震能力进行了研究。其中包括:单层单片墙、双层单片墙、不同高宽比的空间墙等,共进行了25片墙体的试验研究,并对加固墙体的破坏模式、滞回特性以及强度计算进行了讨论。最后,通过地震反应分析给出了加固后的抗震效果。     

碳纤维加固与钢板加固混凝土梁抗震性能对比

通过对地震损伤钢筋混凝土梁加固修复方法的研究,进行了不同配筋率的梁在水平低周反复荷载作用下的试验。对损伤后的梁进行了加固修复,并对加固修复梁在再次地震作用下的抗震性能进行了试验。主要研究内容:完成了6根试验梁的制作,并对其在位移控制下进行了水平低周反复荷载试验,重点研究了不同配筋率的钢筋混凝土梁碳纤维加固与钢板加固的抗震性能分析比较。     

聚合物砂浆嵌缝加固石墙灰缝抗剪性能研究

根据条石砌筑石墙的砌筑和构造特点,提出了采用聚合物砂浆对石墙进行嵌缝抗震加固的方法。通过对12片聚合物砂浆嵌缝加固的双剪试件和12片有垫片干砌甩浆砌筑的对比试件进行抗剪性能试验研究,探讨采用聚合物砂浆嵌缝加固对石墙通缝抗剪承载能力的提高效果,分析不同砂浆强度、不同压应力水平下的嵌缝加固情况。试验结果表明,聚合物砂浆嵌缝加固能有效提高石墙灰缝的抗剪承载能力和剪切变形能力。在低砂浆强度、低压应力水平的情况下,其加固效果更明显。在试验的基础上,提出了聚合物砂浆嵌缝加固后石墙通缝的抗剪强度计算公式,计算值与试验值吻合良好。本文提供的内容可供石墙抗震加固研究和工程应用借鉴参考。     

锈蚀箍筋约束混凝土加固柱抗震性能分析

为研究加固后锈蚀箍筋约束混凝土柱的抗震性能,设计16个钢筋混凝土矩形柱,对加速锈蚀后的试件采用外包钢及CFRP、GFRP材料进行加固处理,随后开展低周往复荷载试验,以研究不同加固材料、不同加固包裹方式、不同黏结材料等因素对锈蚀箍筋约束混凝土柱滞回曲线、骨架曲线、刚度衰减、延性性能及耗能能力等抗震性能指标的影响。研究结果表明:(1)与未锈蚀柱相比,加固后的箍筋锈蚀柱以弯剪破坏为主,CFRP加固试件较GFRP加固试件具有更高的承载力,但破坏时延性不如GFRP加固试件;(2)外包钢加固试件、CFRP加固试件、GFRP加固试件的耗能能力较未锈蚀试件分别增大222.3%、123.9%、98.5%,延性系数也相应增大45.3%、22.3%、25.6%。总之,外包钢加固对箍筋锈蚀柱抗震性能的提升最大,CFRP加固次之,但优于GFRP加固;整包加固优于环包加固;环氧树脂胶黏结略优于水泥基灌浆料黏结。     

冲击荷载作用下混凝土破坏强度的确定及CT验证

从细观结构出发,把混凝土看作由骨料、界面和砂浆组成的非均质复合材料,建立随机骨料模型,应用损伤塑性本构,对试件进行了冲击荷载作用下的数值模拟,通过施加不同的加载方式,研究材料的损伤破坏过程,最终以位移加载得出荷载-位移曲线的峰值强度作为细观混凝土试样的破坏强度.通过对混凝土进行冲击荷载作用下的实时CT扫描,得出试件的荷载位移曲线及各个应力阶段的CT图像,发现数值模拟所得混凝土强度及破坏过程与CT观测到的结果有较好的相似性.结果表明,利用该方法研究混凝土在冲击荷载作用下的损伤破坏过程是合适的,以荷载-位移曲线的峰值点作为混凝土破坏强度点是合理的.     

HPFL加固多孔砖砌体抗震性能的试验研究

为了解高性能水泥复合砂浆钢筋网薄层(HPFL)加固对多孔砖砌体抗震性能的加固效果及纵筋数量和加固方式因素的影响,制作了2个对比试件和10个加固试件进行拟静力试验.试验结果表明:加固后试件的抗震抗剪承载力得到了显著提高,提高幅度达22.3％～ 49.4％;变形能力和耗能能力也得到明显的提高.圈梁构造柱条带加固对抗剪承载力的提高稍低于剪刀撑条带加固方式,但对延性和耗能能力的提高却更显著.条带纵筋数量的增加可以有效提高加固效果.根据试验结果和理论分析,拟合了HPFL加固多孔砖砌体抗震抗剪承载力的计算公式,可供工程加固设计时参考使用.     

关于预应力砖墙的变形,延性与耗能问题的试验研究

通过预应力与非预应力带圈梁、构造柱砖墙的１：２模型在低周交变水平荷载下的对比试验，研究了墙片开裂至破坏的全过程，着重分析了刚度、延性及耗能等问题。试验结果表明：墙体在施加预应力后，既能较大幅度地提高抗裂度和承载能力，又能明显地改善变形、延性及耗能的性能，从而给预应力砌体在抗震工程中的应用提供了理论和试验依据。     

不同方向水平力下多腔钢管混凝土巨型柱抗震性能研究

提出了一种异形截面的多腔钢管混凝土巨型柱,研究了其在不同方向水平力作用下的抗震性能。进行了6个1/25缩尺的巨型柱模型在竖向荷载和不同方向水平反复荷载作用下的抗震性能试验研究,其中:2个试件的水平力沿截面长轴方向施加,2个试件的水平力沿截面短轴方向施加,2个试件的水平力沿与长轴及短轴呈45度方向施加,3种水平力加载方向的试件轴压比分别为0.5、0.25。基于试验结果,分析了各试件的承载力、刚度及其退化过程、延性、滞回特性、耗能和破坏特征。进行了数值模拟分析,计算结果与试验符合较好。研究表明,提出的异形截面多腔钢管混凝土巨型柱有良好的抗震性能,且其抗震性能与水平力作用方向相关。     

基于性能的砌体结构加固与修复研究

我国现存着大量的未经抗震设防或按老旧规范抗震设防的砌体建筑,为了避免这些建筑在地震作用下的严重破坏,需要对其进行加固。近年来发生的汶川地震和芦山地震中,很多砌体结构损伤严重,但尚未倒塌,这些砌体结构是否可以修复,如何修复,修复后抗震性能有什么变化,目前还没有系统的研究可以借鉴。本文在基于性能的地震工程框架下,对砌体结构进行抗震加固与震后修复,并通过足尺结构试验评估其性能。本文主要工作如下:(1)对某老旧砌体结构采用后张预应力技术进行抗震加固,并对加固后砌体结构进行了双向拟静力试验。附加预应力水平采用砌体结构抗压强度设计值的20%,在提高承载力的同时避免剪压破坏。本文详细介绍了后张预应力加固二层砌体结构模型的加固流程,拟静力试验的加载和测量方案,并对砌体结构的损伤程度进行了分析和评估。(2)对采用后张预应力技术加固的砌体结构进行数值模拟。分别采用MSC.Marc和OpenSEES软件建立了加固砌体结构的精细化有限元模型和宏观力学模型。精细化有限元模型采用连续化方法和弹塑性损伤模型模拟砌体的破坏过程;而宏观力学模型采用剪切弹簧模拟墙片的宏观力学行为,通过分析50个后张预应力加固砌体墙片的试验数据,回归了加固墙片的开裂荷载计算公式。通过精细化有限元模型和宏观力学模型得到的滞回曲线与试验曲线的对比可知,这两种建模方法与试验吻合的较好,可以为该种结构的抗震性能研究提供一定的参考。(3)未加固砌体结构拟静力试验。预应力加固结构拟静力试验后结构的第二层破坏较轻,刚度损伤较小。为了对比加固效果,本文将第一层用钢梁固定,而将预应力筋值调整为结构第二层自重对第一层的压应力,对第二层结构进行加载,模拟未加固结构的首层力学性能。通过对比可知,预应力加固可使结构的峰值承载力提高至未加固结构的2倍左右,且结构的耗能能力也大幅度增加。(4)基于性能的砌体结构修复研究。对上述试验过后的损伤结构进行损伤评估后,综合考虑费用、工期和修复后承载力三方面的因素确定修复目标,根据修复目标选择增设构造柱和水泥砂浆钢筋网面层两种加固方法对损伤结构进行修复,通过修复过程中对工期和费用的量化可知,修复结构与新建结构相比可大大减少费用、缩短工期。通过修复结构的拟静力试验可知,修复结构的峰值承载力分别是未加固结构的2.84倍,预应力加固结构的1.32倍,满足修复目标的要求。     

基于OpenSees人字和X型支撑加固RC框架抗震性能非线性分析

为了研究不同支撑形式对开洞框架结构加固抗震性能的影响,以人字支撑加固框架结构的水平低周反复试验为基础,采用抗震性能分析软件OpenSees,分别对采用人字形、X形和局部人字形支撑加固的开洞框架结构进行了模拟地震作用的非线性数值分析,通过对不同形式支撑加固框架的滞回曲线和骨架曲线比较分析,结果表明:数值分析结果与试验结果吻合较好,采用不同形式支撑加固后,框架的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载得到不同程度的提高,其中人字支撑加固效果最好,局部人字支撑加固效果次之。     

外包钢套加固震损双层高架桥框架式桥墩抗震性能评估与参数分析

基于《公路桥梁抗震设计规范》“两阶段”设防原则,采用SAP2000有限元软件建立震损加固桥墩数值模型,通过构建与设防水准地震相匹配的结构性能水准,选取基底剪力和墩顶位移作为结构性能评价指标,建立基于能力需求比的双层高架桥墩抗震性能评估流程,从抗震性能和损伤修复效果角度,对外包钢套含钢量和强度的影响进行分析。研究结果表明,中度损伤试件经外包钢套加固后基底剪力和墩顶位移能力需求比分别提高了76.72%、62.93%,重度损伤试件经外包钢套加固后基底剪力和墩顶位移能力需求比分别提高了62.98%、51.94%;当外包钢套含钢量ρ<0.98%时,重度损伤加固试件基底剪力能力需求比呈负向增长,承载能力修复效果不理想;当外包钢套含钢量ρ>2.08%时,中度损伤及重度损伤加固试件墩顶位移能力需求比提高率大于基底剪力,此时变形能力修复效果优于承载能力;提高外包钢套强度显著增强了中度损伤和重度损伤加固试件承载能力,但变形能力基本不提高。