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原文传递 FRP筋/布复合加固钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究

论文题名：	FRP筋/布复合加固钢筋混凝土桥墩抗震性能试验研究
关键词：	钢筋混凝土桥墩;复合加固;纤维增强复合材料;抗震性能;柱脚变形
摘要：	目前，国内外很多桥墩由于内部自身“头重脚轻”的结构特性，外部环境腐蚀、超载、设计施工等因素的影响，承载力严重不足，柱脚塑性铰过快发展，耐久性能差，存在许多安全隐患，亟待进行抗震加固，实现桥墩综合力学性能的提升。　　首先，本文对现有的桥墩加固技术进行了综合比较和评估，研究发现现有的桥墩加固一般采用的是单一的桥墩加固技术，很难满足桥墩加固的承载力、延性、耐久性等综合力学性能提升的要求，鉴于纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)高强、线弹性、耐腐蚀的优良特性，提出了FRP筋/布复合加固技术，即纵向嵌入式(Near-Surface-Mounted，简称NSM)FRP筋加固技术与外贴FRP布环向约束加固技术的复合，以期提高钢筋混凝土桥墩的综合力学性能。　　针对现有桥墩的工作现状，本文设计了RC桥墩室内模型，并给出了一套FRP筋/布复合加固工艺流程：对拟静力抗震性能试验装置进行了相关改进，改善了桥墩模型试验的边界条件误差和试验测量误差；设计了一套柱脚变形测量方法，可测出柱脚纵筋拉伸效应、柱脚转角、柱脚截面平均曲率，试验测量效果良好。　　进行了7根玄武岩纤维复合(Basalt Fiber reinforced Polymer，简称BFRP)筋/布复合加固的钢筋混凝土(RC)柱的拟静力抗震性能试验，通过比较未加固试件、BFRP布环向约束加固试件、纵向嵌入式BFRP筋加固试件、BFRP筋/布复合加固试件，研究BFRP筋/布复合加固效果；改变嵌入BFRP筋直径大小，研究嵌入BFRP筋加固量对复合加固效果的影响；对嵌入式BFRP筋采用部分粘结技术进行试探性研究，牺牲试件前期的刚度，达到后期承载力和延性的提高。　　试验结果表明，BFRP筋/布复合加固技术并不是嵌入式BFRP筋加固技术和BFRP布约束加固技术的简单叠加，BFRP布在约束钢筋混凝土提高RC柱延性的同时，抑制了嵌入BFRP筋在混凝土保护层中的压曲鼓出和粘结破坏，有效的提高了BFRP筋的粘结性能；而嵌入BFRP筋提高了截面纵筋配筋率，有效的提高了RC柱的承载力，抑制了柱脚纵筋拉伸效应，提高了BFRP布的强度利用率，扩大了柱脚作用耗能区域，柱脚截面转角和截面曲率分布均匀度提高，BFRP筋/布复合加固效果良好，RC柱综合力学性能得到显著提高。随着嵌入BFRP筋加固量的增加，RC柱屈服后的二次刚度逐渐提高，承载能力随之增大，而且延性性能跟未加固RC柱相比都得到较好的提高；由于对嵌入BFRP筋的粘结性能认识不足，部分粘结的嵌入式BFRP筋粘结长度不足，过早发生粘结滑移，部分粘结嵌入式FRP筋加固技术有待进一步的研究。　　利用OpenSees有限元软件对部分试件进行数值模拟分析，与试验结果进行比较；同时分析了FRP筋/布复合加固机理，并利用简化力学模型对其破坏模式进行分析；最后，结合试验数据和国内外资料文献，对FRP筋/布复合加固技术提出了初步的设计应用建议。
作者：	杨慎银
专业：	土木工程；结构工程
导师：	吴刚
授予学位：	硕士
授予学位单位：	东南大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文