芳纶纤维薄板加固受损RC柱抗震性能研究.doc

芳纶纤维薄板加固受损RC柱抗震性能研究墩柱是桥梁结构中的重要承载构件，其承载力及抗震性能是保障桥梁结构及交通安全的重要指标。为此，对已受损并引起承载力不足、延性较差等病害的墩柱，急需进行加固补强。纤维增强复合材料（FRP）具有强度高、耐久性好、施工方便，并具有提高钢筋混凝土（RC）柱斜截面抗剪承载力、改善RC柱延性和增强其滞回耗能等优点，使其在RC柱加固工程中得到了应用广泛，但采用FRP片材加固受损RC柱的研究很少见报道。因此，本文采用本课题组发明的新型FRP片材——芳纶纤维薄板（AFL）加固受损的RC圆柱，并对其抗震性能进行了初步的探讨。主要研究内容及结论如下：（1）AFL加固受损RC柱的拟静力抗震实验。根据未加固的无损RC柱的载荷位移曲线，采用割线刚度定义了RC柱的预损伤度，并按照3种不同的预损伤度对12根RC柱进行预损伤处理；采用AFL以3种不同螺旋净间距（0,5,10cm）方式对6根无损柱和12根预损柱予以了加固；研制了专用的实验装置，成功地实施了加固柱的拟静力抗震实验。（2）AFL加固受损RC柱的斜截面抗剪承载力。根据AFL加固受损RC柱的破坏模式，对“桁架－拱”模型进行了修正，建立了加固柱的抗剪破坏准则，提出了AFL的强度折减系数、计算模型中箍筋和混凝土的强度折减系数、以及加固柱斜截面抗剪承载力的计算方法，并进行了验证和分析。研究结果表明，采用AFL加固可有效提高RC柱的抗剪承载力；各类RC柱抗剪承载力的计算值与实验值吻合得较好。（3）AFL加固受损RC柱的延性性能。对加固柱延性的主要参数——位移延性系数进行探讨，提出了位移延性系数的计算方法；以初始损伤度为参数，建立了位移延性系数与强剪弱弯系数的关系式；运用能量平衡理论，给出了滞回耗能系数与屈服强度系数的关系，进而提出了位移延性系数与屈服强度系数的关系式；验证及分析结果表明，采用AFL加固可有效增强RC柱的延性；位移延性系数等的计算值与实验结果相吻合。（4）AFL加固受损RC柱的损伤模型。根据AFL加固受损RC柱的破坏特点，以加固柱的总配箍特征值和初始损伤量为参数，对Park-Ang损伤模型进行了修正，建立了新的损伤模型；通过收集国内外有关FRP加固RC柱的实验数据，对修正后的损伤模型的有效性进行了探讨。研究结果表明，本文计算模型比Park-Ang模型能更好地描述各种RC柱的损伤状况，并能较好地预测其极限损伤量（试件破坏时的损伤量），具有较广泛的适应性。