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碳纤维布加固修复砌体结构新技术研究

谢剑  
【摘要】:砌体结构,包括粘土砖砌体和混凝土空心砌块砌体,是应用较为广泛的一种结构型式。砌体结构具有脆性性质,多种因素都会造成墙体的开裂。而且震害调研表明,砌体结构的抗震性能很差,在历次大地震中,许多砌体房屋都遭到了严重破坏甚至倒塌,损失惨重。为研究碳纤维布加固修复砌体结构的有效性,并为这一新技术在实际工程中的应用提供技术支持,本文进行了以下几方面工作: 一、试验研究 共设计了12片墙体,其中粘土砖墙和混凝土空心砌块墙各6片,并进行了轴向力作用下的水平低周反复荷载试验,重点研究加固墙体的破坏形态,以及碳纤维布用量(纤维布宽度)、碳纤维布的粘贴方式、锚固措施、加固前墙体是否开裂等试验参数对加固效果的影响。试验结果表明,使用碳纤维布来提高砖砌体和混凝土空心砌块砌体抗剪承载力的加固方法是有效的,碳纤维布加固墙体的开裂荷载、抗剪承载力,以及变形性能都较未加固墙体有明显提高;碳纤维布的作用可比拟为桁架模型中的腹拉杆,且其宽度越大,加固效果越明显;碳纤维布作用的发挥与布两端的锚固措施和碳纤维布的粘贴质量密切相关;试件开裂后再用碳纤维布加固,墙体的抗剪承载力和极限位移比相应开裂前贴布加固的低。 二、有限元分析 在试验研究的基础上,利用有限元分析软件对碳纤维布加固粘土砖墙体和混凝土空心砌块墙体进行系统分析。由有限元分析可知:竖向正应力对于墙体粘贴碳纤维布的形状影响不大,但正应力越大,碳纤维布的加固效果越好;墙体高宽比的不同会影响墙体内的应力分布,碳纤维布的加固效果也会有所不同,当高宽比小于0.5时,不适宜再采用“X”的贴布方案,而应选用“∧”贴布方案。 三、计算方法研究 在试验研究及有限元分析的基础上,并结合对现有文献的分析整理,提出了碳纤维布加固砌体结构抗剪承载力的计算模型和实用设计计算公式。该公式概念合理,计算比较简便,同时结果与试验数据和计算分析可以较好地吻合,能满足实际工程应用的需要,可供设计人员参考使用。


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