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《汕头大学》 2011年
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钢筋钢丝网砂浆加固混凝土柱的轴压、偏压及抗震滞回性能试验研究

吴小勇  
【摘要】:混凝土柱是关系结构安全性、耐久性的关键构件,目前常用的三种加固方法:加大截面法、外包钢法和纤维复合材料法都有各自的不足,譬如加大截面法施工复杂、体积增加较大,外包钢法技术要求高、耐久性较差,纤维复合材料法费用高、耐热耐火性较差。研发中的钢丝网砂浆加固法可克服上述常用加固法的不足,但不能明显提高柱的承载能力;研发中的钢筋网砂浆加固法可显著提高柱的承载力,但延性和耐久性尚不尽人意。为既大幅度提高柱的承载能力,又大幅度提高延性、抗震性能和耐久性,本文提出钢筋(大直径)钢丝网砂浆加固混凝土柱的新方法,并进行了较系统的试验研究。 1.钢筋钢丝网砂浆加固混凝土圆柱的轴压试验研究 分别制作钢筋钢丝网砂浆(SW)、钢筋网砂浆(S)和纤维复合材料(FRP)加固混凝土圆柱共74根。以承载力和延性为指标,以不同加固方法、钢筋和钢丝网相对用量为主要影响因素,进行了对比试验研究。研究结果表明,与S和FRP加固法相比,SW既能大幅度提高混凝土圆柱的极限承载力,又能显著提高其位移延性。如SW2(钢筋网加两层钢丝网)试件在承载力比S(钢筋网)试件高51%的情况下,SW2试件的位移延性达S试件的2.05倍;主要原因之一是SW试件优越的配筋分散性使得加载过程中出现大量纵横交错的细小裂缝(≈网格间距)而大量耗能。提出了SW加固混凝土圆柱极限承载力计算公式,经比较与试验结果吻合较好。此外还探索了测量圆柱外表面砂浆环向应变的方法。 2.钢筋钢丝网砂浆加固混凝土圆柱的小偏压试验研究 分别制作SW和S加固混凝土圆柱共18根,进行了以小偏心距为影响因素的抗压对比试验研究。结果表明,偏心距对各加固柱的极限承载力有显著影响;S和SW加固法均不能有效提高小偏心受压试件的位移延性;实测SW试件极限承载力显著高于既有偏压承载力公式计算值。 3.钢筋钢丝网砂浆加固混凝土方柱的抗震滞回试验研究 分别制作钢筋钢丝网砂浆(FS)、钢筋网砂浆(S)加固混凝土方柱和对比柱(O)6根,进行抗震滞回试验研究。结果表明,FS既能显著提高混凝土方柱的滞回耗能能力和侧向位移延性,又能明显增强试件的侧向承载力和刚度。在FS加固试件的配筋率仅比S加固试件高11%的情况下,FS试件的总耗能是S试件的1.61倍;主要原因之一是钢丝网的优越配筋分散性避免了受力主筋与混凝土/砂浆的脱粘破坏,且在一定程度上使砂浆层保持裂而不碎,裂缝两侧砂浆相互摩擦挤压耗能。本文还探讨了柱底塑性铰长度问题;并指出将能量耗散系数与总能耗结合才能合理评价构件的抗震性能。 最后,结合研究现状及试验过程中所遇到的问题,提出了今后的研究设想。整个研究表明,钢筋钢丝网砂浆加固法是一种可靠的加固方法,加之经济、施工简易(不需支模和大型施工机具),非常适合城乡中小学校舍的抗震加固,应用前景广泛,很可能取得不同以往的实质性效果。
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