论文部分内容阅读
因材料老化、地震、火灾和爆炸等灾害作用,大量既有建筑结构出现不同程度的损伤与破坏,给社会造成了严重的经济损失。除部分受损严重的结构需推倒重建外,大量轻微、中等受损结构可评定损伤等级后进行修复加固,使其满足后续使用功能和承载力要求。纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)凭借其高强、轻质、耐腐蚀、便于施工等优点,已在结构加固领域广泛应用。目前,已有研究多采用较昂贵的碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP),而针对价格低廉且力学性能优良的玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)约束混凝土的研究还不多。同时已有研究侧重于FRP约束完好混凝土,很少考虑初始损伤对混凝土轴压力学性能的影响,而实际需加固的结构可能在自身荷载、地震、环境腐蚀或爆炸、撞击等偶然荷载的作用下已遭受一定的损伤或破坏。此外,目前针对FRP约束损伤混凝土尺寸效应及长细比效应的研究还很有限,基于小尺寸试验推导的模型,对FRP加固实际混凝土结构的适用性尚不明确。鉴于既有大量损伤混凝土结构需修复与相关研究较少的现状,本文对BFRP约束损伤混凝土圆柱体的单调与反复轴压性能及长细比效应展开试验和理论研究。主要研究内容如下:(1)以长细比、损伤等级及BFRP层数为试验因素,对42个FRP约束完好/损伤混凝土圆柱体进行单调轴压试验,研究BFRP约束完好/损伤混凝土的单调轴压力学性能及长细比效应。基于试验数据与收集的大量文献数据,提出本文建议的BFRP约束完好混凝土强度模型、极限应变模型和应力-应变关系模型。(2)考虑初始损伤对BFRP约束混凝土的强度、初始弹性模量等力学性能存在不利影响,基于3种损伤指标,引入损伤演化参数,提出BFRP约束损伤混凝土强度模型、极限应变模型和应力-应变关系模型。(3)采用直观分析法、多因素析因统计法对长细比效应进行分析,研究长细比效应对极限强度、极限应变等力学性能的影响规律。考虑BFRP层数、损伤等级对长细比效应的影响,提出了可以考虑长细比效应的BFRP约束损伤混凝土强度模型和极限应变模型。(4)对BFRP约束损伤混凝土圆柱体进行反复轴压试验,研究损伤等级与反复加载对BFRP约束混凝土轴压力学性能的影响,并提出可考虑初始损伤影响的反复轴压应力-应变关系模型。对OpenSee进行二次开发,添加BFRP约束损伤混凝土新材料模型,形成BFRP约束损伤混凝土新材料,为BFRP加固损伤混凝土结构的抗震性能分析提供数值本构。