打包带加固砌体抗震性能试验及评估方法研究

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我国村镇砌体结构量大面广,材料呈脆性,抗剪、抗弯能力差等缺点决定了其在地震力作用下的脆弱性。鉴于我国村镇砌体结构抗震性能普遍较差,针对一种廉价、有效、易施工的打包带方法开展研究,为村镇砌体结构的抗震加固提供新思路。针对目前国内外打包带加固技术研究存在的不足,本文开展了系列拟静力试验、弯曲抗拉试验和数值模拟,深入探究打包带加固对砌体结构抗震性能的影响,具体研究工作如下:(1)对2片打包带网水泥砂浆面层加固砖墙和2片对比墙体进行了拟静力试验,主要研究了打包带加固及不同强度抹面砂浆对砌体墙体的破坏形态、极限承载力、滞回曲线、刚度退化、耗能能力等抗震性能的影响。试验结果表明:打包带网水泥砂浆面层加固可以显著提高砌体的极限承载力和位移延性,延缓墙体开裂和刚度退化,打包带对墙体有很好的约束作用,加固后墙体的极限承载力、耗能能力和位移延性最大提高了 48%、47%和226%。(2)开展了 108个砌体沿通缝截面和108个沿齿缝截面的弯曲抗拉强度试验,主要研究了打包带加固、不同抹面砂浆强度、不同砌筑砂浆强度及打包带网格大小对砌体抗弯力学性能的影响。试验结果表明:针对未加固试件,砌筑砂浆强度对砌体结构抗弯力学性能影响最大,高强度水泥抹面砂浆对抗弯承载力增强效果不显著;针对打包带加固试件,打包带加固可以提高试件的抗弯承载力,水泥抹面砂浆强度越高,打包带网与试件的加固效果越好,打包带网的主要作用是约束试件,防止试件由于脆性破坏导致的突然断裂,并且打包带网格越小,加固效果越好,相比于未加固试件的延性提高了几十倍。(3)基于弯曲抗拉试验结果,运用Abaqus有限元软件建立了分离式有限元模型,通过与试验结果进行对比分析,验证了模型的可靠性。并进行了参数化分析,进一步研究了打包带加固对砌体结构抗弯能力的影响。(4)基于Pushover方法及Abaqus有限元软件,建立了打包带加固砌体结构抗震性能评估方法。首先,以两栋具有实际震害的砌体结构作为研究对象,运用Abaqus软件建立了三维有限元模型,并进行Pushover分析,通过与实际震害及动力时程分析结果进行对比分析,验证了 Pushover方法用于砌体结构抗震性能评估的可行性。然后,以一栋单层砌体结构为对象,进一步研究了打包带加固对结构抗震性能的影响。结果表明:多遇地震和设防地震作用下,打包带加固后结构的层间位移角有所减小,打包带发挥了一定作用,但增强效果不够明显;然而,在罕遇地震作用下,打包带发挥了明显作用,结构的抗震性能有明显增强。
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