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超长混凝土结构后浇带补强后抗震性能实验研究

随着社会经济的发展,超长混凝土收口网结构在我国的应用越来越多,而由于建筑功能上的需要,要求结构中少设甚至不设变形缝。但是,超长混凝土收口网结构一般不能采取一次浇筑成型,而是分段浇筑,后浇带法在此时就得到了很好的应用和发展。当前,后浇带法的工程实践经验要远远领先于理论的研究,设计人员大都在设计时参考已有工程实践经验,甚至完全参照已有工程做法,未经过仔细分析研究,结构在使用中不但达不到控制裂缝的目的,反造成裂缝的大量出现,为建筑的后期使用带来诸多问题。本文在总结前人大量研究成果的基础上,对研究较少的设置后浇带收口网的框架结构抗震性能进行试验研究。近年来,采用FRP材料对混凝土结构进行修复加固的新技术在国际上深受重视,并获得较多的应用和发展。虽然已经有不少实际的工程应用,但迄今为止,世界上还没有制定出有关FRP材料加固砌体结构的技术规范。因此,要使FRP材料加固砌体结构技术能够在实际工程中更好地推广应用.

主要工作有以下几个方面:首先介绍后浇带在超长混凝土结构中的作用原理,并对超长混凝土结构后浇带在国内外的研究现状进行系统总结和分析。 借鉴前人研究成果,从横穿后浇带的钢筋、后浇带收口网设置形式、后浇带的处理方式和建筑结构形式四个方面,详细总结和分析了影响后浇带在超长混凝土结构中发挥有效作用的因素,为全面理解和应用后浇带提供理论基础。通过对5榀设置后浇带框架和整浇框架的拟静力试验,研究了后浇带处纵筋贯通、顶部纵筋搭接和梁腹增设纵向附加钢筋对框架抗震性能的影响,对框架的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形能力、刚度退化、耗能能力、变形恢复能力等进行了对比分析。试验结果表明,后浇带收口网新旧混凝土接缝面较易形成贯通裂缝,通过增加梁腹纵向附加钢筋可有效地避免裂缝贯通整个截面;后浇带处增加纵向附加钢筋对框架抗震性能影响最为显著,对框架耗能能力、变形能力起到积极作用,但加速了框架的刚度退化以及增加了框架的残余变形;后浇带处钢筋搭接对框架耗能能力稍有提高,加速了框架刚度退化以及增加了框架残余变形,但对框架的其它抗震性能影响不明显;后浇带处钢筋贯通对框架的刚度退化和残余变形有一定的不利影响,对框架延性有一定的提高作用,但对框架耗能能力影响甚微。

在RC梁腹部开孔,可以布置建筑电气管线和保证建筑使用净空,钻孔取样以检测混凝土强度以及在既有建筑物增加管线,也需要在梁腹取孔。但是梁端开孔降低了梁的抗震性能。因此分析梁端开孔梁的补强技术,提高其抗震性能,对梁端开孔的RC框架梁具有非常重要的理论意义和实用价值。基于此,对梁端开孔RC框架梁补强后的抗震性能进行了研究,主要内容如下:对梁端开单孔RC框架梁的抗震性能进行了低周往复荷载试验研究,分析了不同开孔尺寸和孔洞位置对梁的破坏特征以及滞回性能、耗能能力、延性性能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响规律,结果表明,随着孔径的增加,梁的抗震性能逐渐降低;随着孔洞边缘距柱边距离的增加,梁的抗震性能逐渐提高,且当距离较大时,开孔梁的抗震性能与未开孔梁趋于一致。在孔周配置加强斜筋能有效提高开孔梁的抗震性能。对梁端开双孔的RC框架梁的抗震性能进行了低周往复荷载试验研究,分析了不同孔洞间距对梁的破坏特征以及滞回性能、耗能能力、延性性能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响规律。结果表明,随着孔洞间距的增大,梁的抗震性能逐渐增强,且当孔洞间距较大时,双孔梁的抗震性能与单孔梁趋于一致。通过GFRP加固多孔砖砌体抗剪性能和加固墙体抗震性能的试验研究,对GFRP加固砌体的加固效果、破坏形态和加固机理等进行了初步的分析探讨。试验结果表明:粘贴GFRP能够较大地提高砌体的抗剪承载力,粘贴GFRP进行墙体抗震加固可以较大地增强墙体的抗剪极限承载力和极限位移。

 对碳纤维布加固的梁端开孔RC框架梁的抗震性能进行了低周往复荷载试验研究,分析了不同开孔尺寸和加固方法对加固后梁的破坏特征以及滞回性能、耗能能力、延性性能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响规律,结果表明,采用碳纤维布加固的梁的抗震性能优于孔周加配斜筋的梁,加固后梁的抗震性能获得了有效提高,但孔径越大,填补梁的抗震性能越差。对细石混凝土及CGM灌浆料填补的梁端开孔RC框架梁的抗震性能进行了低周往复荷载试验研究,分析了不同开孔尺寸和填补材料(灌浆料和细石混凝土)对梁破坏特征以及滞回性能、耗能能力、延性性能、承载力和刚度退化等抗震性能的影响规律,结果表明,灌浆料填补后梁抗震性能优于细石混凝土;孔径对灌浆料填补后抗震性能影响不大,填补后开孔梁抗震性能基本接近未开孔梁;当孔径较大时,孔洞填补梁抗震性能优于孔周加固梁抗震性能。在快易收口网试验研究和理论分析的基础上,结合国内外相关文献和规范,总结了不同情况下梁端开孔RC框架梁的构造措施;针对不同情况的开孔梁,提出了不同的补强措施。

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