纤维网格高延性混凝土加固RC柱抗剪性能试验研究

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钢筋混凝土框架柱作为建筑结构中的主要抗侧力构件,其承载力和变形性能对建筑物的整体抗震性能具有重要作用。但是,按旧规范设计的大量既有结构中钢筋混凝土柱横向钢筋配置较少,抗剪承载力不足,延性差,需进行抗剪加固。高延性混凝土(High Ductile Concrete,HDC)和碳纤维(CFRP)网格组成的纤维网格高延性混凝土(Textile Reinforced High Ductile Concrete,简称TR-HDC)是一种新型的纤维增强水泥基复合材料,在拉伸和剪切荷载作用下具有强度定向增强能力、拉伸应变硬化和多裂缝开展的特点。本文提出采用TR-HDC围套对RC柱进行抗剪加固,其研究内容包括以下几个方面:(1)设计了剪跨比为2的7个柱试件,即:RC对比柱、HDC加固RC柱和TR-HDC加固RC柱,通过水平低周反复加载试验,研究加固方式、轴压比对抗剪加固性能的影响,分析各试件的破坏过程、破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、变形能力及耗能能力等。试验结果表明:TR-HDC围套加固RC柱可以明显改善柱构件的破坏形态,提高柱构件的抗剪承载力、变形能力和耗能能力等。(2)基于桁架-拱模型和考虑轴压比影响的临界倾角斜裂缝模型对钢筋混凝土柱受剪机理进行分析,将TR-HDC围套等效为箍筋,考虑TR-HDC围套对临界倾角斜裂缝角度和剪切刚度的影响,建立TR-HDC围套加固RC柱的抗剪承载力计算公式,并与试验结果进行对比,吻合良好。(3)对TR-HDC加固柱的各变形分量及其所占柱顶总侧向位移的比例进行分析比较,研究TR-HDC围套对RC柱的变形性能提高机理。基于纤维模型理论,在箍筋屈服前对柱构件进行抗弯分析,考虑弯曲变形、剪切变形及滑移变形对总侧向变形的贡献,分析各个试件在屈服状态、峰值状态和极限状态下的位移,再根据剪跨比、配箍率及轴压比等参数对柱试件的极限位移进行修正,建立TR-HDC加固柱的荷载-变形曲线,并与试验结果进行对比,吻合良好。
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