灌浆料强度不足钢板加固后剪力墙的抗震性能及声发射损伤评估

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灌浆套筒连接方式因具有工期短、施工便捷等优点在装配式剪力墙结构中应用较为广泛。在实际工程中,灌浆料强度(抗压强度)因施工过程存在疏于管理和施工精细化程度不高现象无法达到相关标准要求。当套筒内灌浆料强度无法满足结构安全和使用功能要求时,有必要对剪力墙结构连接部位进行加固。基于此,本文首先研究了套筒内灌浆料强度不足对灌浆套筒粘结强度的影响,其次对灌浆料强度不足装配式剪力墙进行了三种不同方式的钢板加固,并通过拟静力(水平低周反复)加载试验对加固后剪力墙的抗震性能进行了研究,最后利用声发射技术对灌浆套筒和剪力墙的破坏过程进行了损伤评估。本文的主要研究内容及结果如下:(1)研究了灌浆料强度对不同类型套筒粘结性能的影响,利用声发射技术对套筒粘结失效破坏过程进行了损伤评估。结果表明:灌浆套筒粘结强度会随着灌浆料强度的提高而提高,钢筋和灌浆料之间产生的相对位移发生在拉伸过程强化阶段之后,当计算套筒抵抗发生粘结破坏的承载力时,球墨铸铁套筒对应的k值是2.65,碳素钢套筒对应的k值是2.49。声发射振铃计数和能量水平的急剧增高可以作为套筒发生粘结破坏的前兆。基于声发射强度分析方法建立了对应套筒正常拉伸过程的安全区域和预示着套筒发生粘结失效的破坏区域。(2)对灌浆料强度不足装配式剪力墙进行了三种不同方式的钢板加固,并通过拟静力加载试验对加固后剪力墙的抗震性能进行了研究。结果表明:三种钢板加固方式均有效限制了剪力墙裂缝的扩展并减轻了试件破坏程度。不同工况下的剪力墙首条裂缝出现的位置均是套筒顶截面,灌浆料强度不足对剪力墙开裂荷载无明显影响但对其峰值荷载影响较大,灌浆料强度不足剪力墙峰值荷载约为正常灌浆料强度剪力墙的80.05%。经过三种不同钢板加固的剪力墙开裂荷载均超过正常灌浆料强度试件水平,峰值荷载分别是正常灌浆料强度试件的103.2%、105.2%和104.2%,剪力墙的延性、刚度和耗能能力均恢复至正常灌浆料强度剪力墙水平。(3)利用声发射技术对剪力墙在拟静力加载作用下的破坏过程进行了损伤评估。结果表明:声发射能量、历史指数(HI)、严重指数(Sr)和改进的b值(Ib-value)能够较好的表征剪力墙在反复荷载作用下的裂缝扩展和损伤演变状态。声发射累积能量和累积耗能随着时间的变化趋势有着良好的相关性,以Park-Ang损伤模型为基础,结合声发射累积能量建立了剪力墙在荷载作用下新的损伤模型,通过该损伤模型计算的损伤指数变化趋势和剪力墙损伤状态变化趋势较为吻合,且损伤指数最大值为1,该模型可有效评估剪力墙在反复荷载作用下的损伤程度变化趋势。
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