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砌体结构由于其材料的脆性性质,抗震性能较差。国内外大量砌体房屋和各种优秀历史建筑由于使用年限的增加和抗震设防标准的提高,亟需加固修复。
纤维增强聚合物(FRP)材料具有轻质高强、施工便捷、耐久耐腐蚀、不影响被加固结构的外观等特点。近几年,国内外逐渐兴起了大量对FRP加固技术的研究和应用,多为采用纤维织物或片材缠绕、粘贴在结构表面进行加固。而喷射玻璃纤维聚合物(SGFRP)加固技术是欧美等国家在结构加固研究领域的最新技术,该加固方法是借助一定喷射机械,将短切玻璃纤维与高性能粘结剂混合浆体,以高速喷射到被加固面上,用以提高结构构件的各项抗震性能。目前该技术的研究和应用多见于混凝土结构加固领域中,尚未见此技术用于加固砌体结构的相关研究报道。
本研究目的拟在对SGFRP加固砌体结构作了进一步的探索,设计了几种不同的加固方案并进行了试验研究及有限元分析,开展了以下几方面工作。
1.通过5片砌体墙喷射玻璃纤维聚合物加固及未加固对比试件在水平低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究,分析对比了加固前后墙体的受力变形特性,比较了不同方案(不同喷射厚度和纤维长度)的加固效果,并对加固后的墙片的抗剪承载力的计算进行了探讨,试验表明,采用SGFRP加固后的砌体墙,其开裂荷载、极限荷载、极限位移和延性等抗震性能均明显提高;加锚钉后,加固效果下降,因此不建议在砌体墙加固中使用;将SGFRP加固与CFRP加固效果对比后发现,前者加固效果明显较好。
2.运用有限元方法对试验中部分试件进行了模拟分析。首先,采用均值化整体模型对加固前后墙体进行建模和非线性有限元计算;然后,就墙体的内部开裂及极限状态下的应力分布、裂缝分布特点,对比分析了试验值和有限元计算值。
通过本文的试验和有限元分析表明,在地震作用下SGFRP加固能有效提高砌体墙的抗震性能,在砌体结构加固领域具有广阔的应用前景。根据本课题研究情况提出了尚待解决的问题。