FRP加固震损RC框架抗震性能试验与损伤评价研究

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钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)框架结构在地震区得到了广泛应用,但国内外的地震中均有RC框架结构震损的报道,除少数严重破坏的RC框架推倒重建外,大量轻微和中等震损RC框架结构需进行抗震加固。近年来,国内外学者对纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)加固无损伤钢筋混凝土结构进行了广泛的研究,但目前对FRP加固震损RC构件和结构的研究较少。针对上述问题,本文研究FRP加固损伤混凝土材料力学性能、震损RC柱以及震损RC框架的抗震性能;并研究FRP加固损伤混凝土材料与构件的再加载损伤全过程的声发射(Acoustic Emission, AE)监测与评价方法。本文主要研究内容如下:(1)通过试验,研究FRP加固不同损伤程度混凝土材料的力学性能,揭示损伤程度对FRP加固损伤混凝土材料应力—应变本构关系的影响规律与机理,分析FRP加固损伤混凝土材料的破坏模式;研究混凝土损伤与破坏过程的AE信号特点,揭示FRP加固损伤混凝土材料开裂过程的特征。(2)模拟震损结构实际加固过程,通过低周往复拟静力试验研究FRP加固震损RC柱的抗震性能,分析震损程度、残余位移和轴力对FRP加固震损RC柱承载能力、延性和耗能能力的影响规律;研究FRP加固RC柱塑性铰区损伤发展过程的AE信号特点,提出基于AE信号的塑性铰区混凝土的破坏模式诊断方法。(3)基于RC框架梁、柱和节点承载能力之间的关系,研究水平地震作用下RC框架结构失效模式判别方法和震损RC框架结构FRP抗震加固设计方法;对一栋2层节点震损严重的RC框架进行FRP加固和振动台试验,研究震损RC框架加固前后的抗震性能和动力特性,提出RC框架震损程度快速评估方法。(4)基于损伤混凝土及FRP加固损伤混凝土的本构模型,利用OpenSees (Open System for Earthquake Engineering Simulation)实现FRP加固震损RC柱非线性滞回行为的数值模拟;通过理论推导与pushover分析,研究震损程度和残余位移对FRP加固震损RC柱以及多层RC框架抗震能力曲线的影响;基于能力谱方法提出震损RC框架剩余抗震能力和FRP加固震损RC框架抗震能力的分析方法。
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