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高强钢绞线-聚合物砂浆加固技术是一种新的结构加固技术。钢绞线强度高、耐腐蚀、运输施工方便;聚合物砂浆为无机材料,与混凝土和砌体结构粘结性好,耐久、耐高温性能好,加固施工简便,所以该加固技术具有较广阔的应用前景。目前,我国有大量的砌体结构,由于各种原因很多砌体结构有待进行抗震加固,因此开展砖墙的抗震加同研究是十分必要的。
鉴于高强钢绞线一聚合物砂浆加固技术在建筑结构抗震加固中的具有良好的应用前景,而目前该加固技术在低强度砌体结构加固的研究甚少,为此本文采用试验研究、理论分析和数值计算的方法,对该技术用于低强度砖墙抗震加固进行了系统的研究,主要包括以下几个方面内容:
1.对2片未加固的墙体和6片采用高强钢绞线-聚合物砂浆加同的墙体进行低周反复荷载试验,对高强钢绞线-聚合物砂浆加固低强度砖墙的加固方法进行了探索性研究。通过对比加固墙体和对比墙体的破坏形态、承载能力、滞同性能、耗能能力、刚度退化、强度退化、延性系数和应变等试验结果,对加固墙体抗震能力改善效果进行了分析评价。结果表明,该加固方法能够改善墙体的破坏形态,提高墙体的延性性能,增强墙体的受剪承载力,改善墙体的刚度退化和强度退化,提高墙体的能量耗散能力,从而显著改善了墙体的抗震性能。
2.分析了影响普通砌体结构抗剪强度的因素,在分析了四种常用抗剪理论原理的基础上,对高强钢绞线-聚合物砂浆加同砌体结构的加固机理进行了分析,基于已进行的试验和国内外研究成果,主要从加固墙体的受力性能、界面的粘结强度和加固墙体的破坏模式三个方面进行了分析研究。建立了分析加同墙体承载力的计算模型,在此基础上建立了加同墙体极限抗剪承载力的计算公式,为应用钢绞线-聚合物砂浆加固墙体的工程实践提供了理论基础和设计、施工建议。
3.在合理选取单元类型、材料本构关系、破坏准则和开裂处理的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对高强钢绞线-聚合物砂浆砖墙进行了受力性能分析。对比分析了离散模型和连续模型对未加固墙体的计算结果的影响,结果表明,加载初期两种模型的计算结果与试验结果能够吻合,但在加载后期都有一定的偏差。利用连续模型对加固墙体进行了模拟,分析了加固墙体的裂缝分布、剪应力分布、钢绞线应力以及荷载一位移曲线,并和试验结果进行了对比,两者能够较好的吻合。
4.针对某加固工程,在抗震鉴定的基础上,提出了相应的抗震加同方案,即将新加固技术钢绞线-聚合物砂浆加固技术和传统的加固技术如增设圈梁和构造柱等方法结合起来,以取得较好的加固效果和经济效益。为保证抗震加固的效果,本文提出了抗震加固施工技术要点,详细介绍了钢绞线-聚合物砂浆加同墙体施工工艺流程。