鋼筋鋼絲網砂漿加固混凝土柱的軸壓、偏壓和抗震性能

項目摘要

為即大幅度提高待加固混凝土柱的承載力，又大幅度提高其延性和耐久性，且易於施工，提出綜合發揮鋼筋和鋼絲網各自的優勢、研發鋼筋鋼絲網砂漿薄層加固混凝土柱新方法。工作以試驗研究為主，有限元分析為輔。主要研究：鋼筋和鋼絲網性能及總配筋率、鋼筋和鋼絲網相對配筋率、鋼絲網規格、被加固柱截面形狀和混凝土強度等因素對鋼筋鋼絲網砂漿加固柱的軸壓和偏壓性能的影響；重點研究上述因素和軸壓比及剪跨比對加固柱滯回耗能特性的影響；提出加固柱的P-△和M-θ恢復力模型及其簡化算法；建立加固柱在軸壓、偏壓和地震荷載下的簡化力學模型，提出設計方法。預研（對比試驗）結果顯示，得益於鋼絲網的優異配筋分散性，鋼筋鋼絲網砂漿加固柱的延性不僅顯著高於纖維複合材料加固柱，而且也明顯高於鋼筋網砂漿加固柱；同時還具備耐久和耐熱優點；鋼筋鋼絲網砂漿加固施工簡易程度與纖維複合材料加固法相近，且前者材料費不到後者的1/4；故新方法套用前景廣闊。

結題摘要

為即大幅度提高待加固混凝土柱的承載力，又大幅度提高其延性，且易於施工，提出綜合發揮鋼筋和鋼絲網各自的優勢、研發鋼筋鋼絲網砂漿（SW）薄層加固混凝土柱新方法。以試驗研究為主探討鋼筋和鋼絲網總配筋率、鋼筋和鋼絲網相對配筋率和混凝土強度等因素對被加固柱的軸壓和偏壓性能的影響；研究上述因素和軸壓比對加固柱滯回耗能特性的影響；分析破壞機理；建立加固柱在軸壓、偏壓和地震荷載下的簡化力學模型，提出設計方法。分別用SW、鋼筋網砂漿（S）、碳纖維複合材料（CFRP）、玻璃纖維複合材料（GFRP）、CF和GF組合的混雜纖維複合材料（HFRP）加固混凝土圓柱共100根，進行軸壓對比試驗研究，探討不同加固方法對試件承載能力和延性的影響。結果顯示，在軸向力作用下，SW加固柱保護層砂漿會產生又多又細又密的裂縫；而S加固柱保護層砂漿的裂縫間距很大；故SW柱與S柱相比，在承載力提高30%的前提下，延性仍達S加固柱的2倍以上。FRP或HFRP加固柱的承載力提高幅度最大，但兩種加固柱的延性和變形能力明顯低於SW柱。還給出了SW柱的極限承載力計算公式，計算值與實驗值一致性較好。製作SW和S加固混凝土圓柱22根，方柱16根；分別進行了小偏壓和大偏壓對比試驗研究。結果表明，偏心距對加固柱的極限承載力有較顯著影響，如偏心距e0分別為0、d/8、d/4時，S試件的極限承載力相對值分別為1、0.79和0.54，SW試件的極限承載力相對值分別為1、0.77和0.62。但S和SW加固法均不能有效提高小偏心受壓試件的位移延性。大偏壓下的SW方柱的延性相對S柱略有提高。製作SW加固、S加固和未加固鋼筋混凝土方柱三類共10個試件，進行各柱在豎向恆定軸力和水平向低周反覆載入作用下的抗震性能對比試驗研究，測試了各柱的抗震承載力、延性、破壞形態及其滯回特性，討論了配箍率、加固形式和軸壓比對構件抗震性能的影響。結果表明：相對S柱， SW柱的砂漿加固層會產生大量又細又密的縱橫裂縫，並抑制縱筋與砂漿的粘結破壞，因而耗能能力有大幅度的提高。如配筋率為3.124%的SW柱與配筋率為2.701%的S柱相比：前者的總耗能為後者的1.76倍。整個研究表明，在各種荷載作用下，由於SW的優越配筋分散性，加固砂漿層會產生大量又細又密的縱橫裂縫（間距基本與鋼絲格線間距（11mm）相等），從而形成良好的耗能系統；故被加固柱具有良好的延性和

鋼筋鋼絲網砂漿加固混凝土柱的軸壓、偏壓和抗震性能

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