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在中国农村,砌体结构是量大面广,也是在地震中最易受损的结构形式之一。2008年四川地震表明:在地震中财产和人民生命的损失最大的因为之一是砌体结构的破坏模式。因此,本文对比研究了原墙及用不同的加固方法加固页岩砖砌体墙的抗震性能。在试验研究中,主要的目标是评价砌体墙几种不同的加固修复方法的有效性。比较的基准线是原砌体墙的性能。
本文研究的加固修复方法包括:注结构胶后再粘贴碳纤维,注浆后再使用钢筋网水泥砂浆面层,钢丝网水泥砂浆面层,注结构胶,增加竖向力下的钢丝网水泥砂浆。为了更好地评价加固方法的有效性,有七片高宽比为1:2的页岩砖和不同形式构造柱构成的砌体墙片,墙的高度是1500mm,宽度是3000mm;标志为W-1代表没有约束的素墙;BCW-1代表有两个钢筋混凝土构造柱页岩砖墙;三片芯柱墙(混凝土空心砌块里面放钢筋并浇注混凝土),它们分别是BC1W-1、BC1W-2、BC1W-3。两片砌体墙(BC2W-1、BC2W-2)其构造柱形式是相互咬合的混凝土砌块。
所有的试件以中华人民共和国国家标准GB50003-2001和GB50011-2001为依据来设计,其目的是让所有的构件产生剪切破坏,所有试件在重庆大学土木工程结构实验室进行。加固前的构件是在均布的竖向轴压力下,采用拟静力实验方法,开始以荷载来控制,然后采用位移控制,当荷载下降到峰值荷载的85%以下认为试件破坏。竖向压应力的变化是试验考虑的主要因素,分别选取了三种不同的竖向压应力,分别为0.2、0.3和0.5 MPa。竖向力是以两点施加在加载分配梁上。试件BCW-1、BC1W-1、W-1和BC2W-1的恒定竖向压应力是0.5 MPa;试件BC1W-2和BC2W-2的恒定竖向压应力是0.2 MPa;试件BC1W-3的恒定竖向压应力是0.3MPa。在所有加固前试件做完试验后,再进行加固修复。对于试件BCW-1和BC1W-1,先注结构胶然后用碳纤维布粘贴;对于试件W-1,先注浆然后用钢筋网水泥砂网面层;对于试件BC2W-1和BC2W-2,对裂缝未做处理,两面仅采用两层钢丝网水泥砂浆面层,但在增加竖向压应下进行试验;对于试件BC1W-2,仅对试件底部与底梁的弯曲裂缝注结构胶;对于试件BC1W-3,未对裂缝进行处理,两面仅采用单层钢筋网水泥砂浆面层。
本文对墙片加固前与加固后进行了对比研究,包括抗剪承载力,延性,刚度退化,能量消耗和粘性阻尼,另外对破坏模式进行了研究。
研究结果表明,注结构胶后粘贴碳纤维布的方法极大增强了抗剪承载力,提高了初始刚度(相对于破坏的墙)和加载后期的刚度、耗能能力,但减少了延性(延性系数);注浆后用钢筋砂浆网面层加固的方法也提高了抗剪承载力,延性(延性系数),刚度和耗能能力;另外,双面钢丝砂浆面层加固方法增加了抗剪承载力,刚度,耗能能力,但减少了延性(延性系数);单面钢丝网砂浆面层加固方法提高了抗剪承载力,延性(延性系数),加载早期的刚度,但相对于加固前(原墙)减少了耗能能力。