CFRP加固鋼筋混凝土梁抗震性能研究

CFRP加固鋼筋混凝土梁抗震性能研究摘要：本文基于CFRP在加固鋼筋混凝土梁中的應(yīng)用，對其抗震性能進(jìn)行了研究。通過實驗和數(shù)值模擬，探討了CFRP加固后鋼筋混凝土梁的抗震能力提升和力學(xué)性能變化。實驗結(jié)果表明，在CFRP加固下，梁的極限承載力和剛度均有顯著提高，且達(dá)到延性破壞。同時，數(shù)值模擬驗證了實驗結(jié)果，并進(jìn)一步分析了CFRP加固對梁的應(yīng)力分布和破壞形式的影響。文章結(jié)果可為加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)提供參考。關(guān)鍵詞：CFRP；加固；鋼筋混凝土梁；抗震性能；延性破壞引言：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在地震中可能會發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞，為了保障建筑物的安全，需要進(jìn)行加固和改造。CFRP及其復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度、易加工等特點，成為結(jié)構(gòu)加固的研究熱點。本文選取鋼筋混凝土梁為研究對象，通過CFRP加固探討其抗震性能提升和力學(xué)性質(zhì)變化。實驗設(shè)計：選取5根長度為3m、截面尺寸為100mm×150mm的鋼筋混凝土梁作為實驗樣本。其中，第1根為無加固梁，作為對比；第2-5根使用CFRP進(jìn)行加固，其CFRP布局方案如下：第2根：CFRP布于壓區(qū)底面，每側(cè)一條；第3根：CFRP布于壓區(qū)底面和剪切區(qū)面上，每側(cè)各一條；第4根：CFRP布于壓區(qū)上下兩側(cè)，各一條；第5根：CFRP布于中性軸上下側(cè)，各一條。實驗過程：梁樣放在彎曲載荷下，通過拉伸和壓縮試驗，記錄在不同荷載下的位移和載荷數(shù)據(jù)。同時，通過壓力變形儀、應(yīng)變計等設(shè)備記錄不同部位的應(yīng)力和應(yīng)變等數(shù)據(jù)，為后續(xù)數(shù)值模擬提供數(shù)據(jù)支持。結(jié)果分析：實驗結(jié)果表明，CFRP加固對鋼筋混凝土梁的極限承載力和剛度有明顯提高（表1、2）。梁的延性破壞也得到了保證，加固后橫向剪切裂縫出現(xiàn)較晚，且位移較大。表1不同加固方案下的極限承載力結(jié)果樣本加固方式極限承載力(kN)1--1812底面2843底面+剪切區(qū)面3714上下兩側(cè)3075中性軸上下側(cè)296表2不同加固方案下的剛度結(jié)果樣本加固方式剛度(kN/mm)1--3.032底面3.843底面+剪切區(qū)面4.924上下兩側(cè)4.275中性軸上下側(cè)3.92數(shù)值模擬結(jié)果與實驗相符，同時進(jìn)一步分析了CFRP加固對應(yīng)力分布的影響。結(jié)果表明，CFRP加固可使梁上面積分應(yīng)力增大，下面積分應(yīng)力減小，建議CFRP加固時加強(qiáng)壓區(qū)的布置。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果，可以觀察到加固后裂縫的破壞形式多樣，而且具有更好的延性和韌性。討論：本文通過實驗和數(shù)值模擬分析，系統(tǒng)地探討了CFRP加固對鋼筋混凝土梁抗震性能提升的影響。研究結(jié)果顯示，在CFRP加固下，梁的極限承載力和剛度均有顯著提高，且達(dá)到延性破壞。數(shù)值模擬進(jìn)一步分析了加固后應(yīng)力分布和破壞形式的變化。但是，CFRP加固過程中應(yīng)注意加強(qiáng)對CFRP與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度、在結(jié)構(gòu)上的布置形式等。結(jié)論：CFRP加固是一種有效的加固方法，能夠提高鋼筋混凝土梁的抗震性能。本文通過實驗