AFRP加固混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能研究

AFRP加固混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)抗震性能研究摘要本文以AFRP加固混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬方法，對(duì)未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)的受彎承載力、承載性能和抗震性能進(jìn)行了分析和比較。結(jié)果表明，AFRP加固節(jié)點(diǎn)的承載性能、變形能力和抗震性能顯著提高。因此，AFRP加固技術(shù)可以在地震區(qū)提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力。關(guān)鍵詞：AFRP加固；混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)；受彎承載力；承載性能；抗震性能引言地震是一種非常危險(xiǎn)的自然災(zāi)害，對(duì)建筑物的破壞并不可避免。在地震區(qū)，混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能非常重要。由于混凝土結(jié)構(gòu)受到地震力的作用，通常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)整體倒塌、局部破壞、柱拱失穩(wěn)等問題。為了提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能，增加A類因素的數(shù)量和質(zhì)量是非常必要的。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（AFRP）是一種新型的材料，其強(qiáng)度和剛度可以達(dá)到鋼材的80～90％。同時(shí)，AFRP具有耐久性、耐腐蝕性和便于施工等優(yōu)點(diǎn)。因此，AFRP加固混凝土結(jié)構(gòu)已成為提高混凝土結(jié)構(gòu)抗震能力的一種有效方法。本文以AFRP加固混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬方法，對(duì)未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)的受彎承載力、承載性能和抗震性能進(jìn)行了分析和比較。結(jié)果顯示，AFRP加固節(jié)點(diǎn)的承載性能、變形能力和抗震性能顯著提高。因此，AFRP加固技術(shù)可以在地震區(qū)提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力。1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1試件參數(shù)本試驗(yàn)設(shè)計(jì)了兩組混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)，分別為未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)。試件的尺寸為150×150×500mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。試件的荷載形式為三點(diǎn)彎曲荷載，荷載位置距離梁端為100mm。試件的表面布滿60mm網(wǎng)格狀刻痕，以防止試件滑移。1.2材料參數(shù)本試驗(yàn)使用的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料為碳纖維，其材料參數(shù)如下：密度ρ=1.60g/cm3彈性模量E=196GPa泊松比v=0.28拉伸強(qiáng)度σt=2400MPa剪切強(qiáng)度τ=75MPa1.3加固方案AFRP加固方案如下所示：AFRP方案：采用一層厚度為1.2mm的AFRP板材沿節(jié)點(diǎn)周長(zhǎng)方向包覆。2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析2.1受彎行為分別在未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，荷載與變形的關(guān)系如圖1所示。圖1試件變形與荷載曲線由圖1可得，荷載承載能力隨著位移的增加而逐漸增加，并在位移達(dá)到峰值之后逐漸降低。然而，AFRP加固節(jié)點(diǎn)的荷載承載能力明顯高于未加固節(jié)點(diǎn)，且失穩(wěn)點(diǎn)后位移明顯增大。2.2承載性能分別在未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，承載能力與角位移的關(guān)系如圖2所示。圖2試件角位移與承載能力曲線由圖2可得，未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)的初始剛度相仿，但隨著荷載的增加，AFRP加固節(jié)點(diǎn)的承載性能增加速度明顯高于未加固節(jié)點(diǎn)。當(dāng)荷載達(dá)到85％時(shí)，AFRP加固節(jié)點(diǎn)的承載能力接近于未加固節(jié)點(diǎn)的峰值承載能力，而未加固節(jié)點(diǎn)則明顯失穩(wěn)，無法承受更大的荷載。2.3抗震性能分別在未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行三次地震波模擬試驗(yàn)，其地震波的加速度時(shí)間歷程如圖3所示。圖3地震波加速度時(shí)間曲線由圖3可知，三次地震波的峰值加速度分別為0.08g、0.16g和0.24g，每個(gè)試驗(yàn)的荷載時(shí)間與地震波時(shí)間保持一致。未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)的受彎承載力變化隨時(shí)間的變化如圖4所示。圖4受彎承載力隨時(shí)間的變化由圖4可得，在三次地震波中，未加固節(jié)點(diǎn)的承載力明顯降低，而AFRP加固節(jié)點(diǎn)的承載力變化不明顯，且趨于穩(wěn)定。這表明，AFRP加固技術(shù)可以顯著提高混凝土結(jié)構(gòu)的抗震能力，在地震時(shí)具有更好的保護(hù)效果。結(jié)論本文以AFRP加固混凝土梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能為研究對(duì)象，采用數(shù)值模擬方法，對(duì)未加固節(jié)點(diǎn)和AFRP加固節(jié)點(diǎn)的受彎承載力、承載性能和抗震性能進(jìn)行了分析和比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AFRP加固節(jié)點(diǎn)的承載性能、變形能力和抗震性能顯著提高。因此，AFR