玄武岩纤维加固混凝土柱抗震性能分析

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1、80低温建筑技术2013年第6期(总第180期)玄武岩纤维加固混凝土柱抗震性能分析杨德健，张晓雪(天津城建学院。天津300384)【摘要】基于玄武岩纤维加固矩形柱低周反复荷载试验结果，利用ANSYS育限元软件，对其进行了低周反复荷载作用下全过程的非线性有限元分析，所得的滞回曲线与试验值能较好的吻合，同时研究了玄武岩纤维粘贴位置的不同对矩形柱抗震性能的影响。分析结果表明，利用玄武岩纤维加固凝上挂自助于提高其抗震性能，有限元软件能较好的分析玄武岩纤维加固钢筋混凝土矩形柱的抗震性能。【关键词】玄武岩纤维；钢筋混凝土；矩

2、形柱；滞回曲线【中图分类号】TU375．2【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2013)06—0080—04近年来，随着对建筑物的安全性、适用性、耐久性要求本文采用ANSYS软件，通过设置各种参数以及单元合理选的提高，人们日益重视现有结构的维护和补强加固。仅就取、网格划分等各种因素，使分析结果真实反映实际结构的加固技术而言，采用纤维增强复合材料对钢筋混凝土结构受力性能。进行修复加固的方法具有较高的强度，较好的耐腐蚀性能本文依据上述试验，对两个钢筋混凝土矩形柱进行了和耐久性，不增加构件自重及体积，适用面

3、广和便于施工，建模分析，其中一组为未加固柱的，一组为黏贴玄武岩纤维而深得人们的重视和推崇。加固柱。国内开发的玄武岩纤维增强复合材料，与碳纤维材料相比，虽然力学性能略差，但其市场价格仅为碳纤维的1／3左右。而且玄武岩纤维材料具有更加优良的延伸率，因此它在工程方面的实际应用被许多的工程技术人员所关注。但是我国对玄武岩纤维在土木工程领域的应用研究还处于起步阶段，其中欧阳煜等对玄武岩纤维加固钢筋混I凝土梁、柱进行了抗震性能研究，了解玄武岩纤维的加固效果。同济大学周运瑜、余江滔，对玄武岩纤维加固震损混凝图1矩形柱整体有限元

4、模型图2钢筋骨架模型土框架节点的抗震性能进行了试验研究，并对加固方案进行了优化j。2．1有限元模型单元的选取目前，应用玄武岩纤维对构件的抗震加固研究很少。为了能准确的得到钢筋混凝土矩形柱的滞回曲线，本本文拟采用ANSYS软件建立钢筋混凝土矩形柱，进行非线文拟采用分离式模型来模拟钢筋混凝土。性有限元分析，得出构件加固前与加固后的滞回曲线，并与(1)混凝土采用Solid65单元模拟。Solid65单元有八试验结果进行比较，验证ANSYS软件进行玄武岩纤维加固个节点，每个节点有三个自由度，即，Y和z方向。该单元混凝土柱

5、抗震分析的可行性，并对玄武岩纤维加固位置对可模拟塑性变形及蠕变，混凝土破碎及开裂。Solid65与Sol—其抗震性能的影响进行分析。id45单元(三维结构实体单元)相似，但是增加了描述开裂1钢筋混凝土柱抗震拟静力试验方案与压碎的性能。本文利用参考文献[1]中的拟静力试验进行建模，其拟(2)3D桁架Link8单元有两个节点，每个节点具有三静力试验概况如下：个自由度：沿节点坐标系、Y、方向的平动。Link8单元用矩形柱拟静力试验中，共制作了4个钢筋混凝土方柱，途广泛，比如可以模拟桁架、缆索、连杆、弹簧等。本文用来分别

6、为1个标准柱、2个CFRP加固柱及1个连续玄武岩纤模拟离散钢筋。维加固柱。方柱的边长为360mm，总高度为1600mm，整个(3)玄武岩纤维布用Shell41单元进行模拟。Shell41试件呈工字形，底部墩子起固定作用，柱区段长度为单元是膜壳，平面内具有膜强度但平面外没有弯曲强度，正600mm，试件所用混凝土立方体抗压强度平均值为好用来模拟玄武岩纤维布。因为玄武岩纤维布和混凝土之34．6MPa，纵筋为14~25，屈服强度382．4MPa，箍筋为‘p6@间通过树脂粘贴，具有良好的粘结界面，因此可以不必考虑150，屈

7、服强度319．8MPa。二者之间的错动，让纤维布和混凝土之间共用节点，位移2非线性有限元模型的建立协调。ANSYS作为大型通用有限元分析软件，能够进行各种(4)为了避免加载中出现应力集中导致矩形柱局部学科研究，已成为土木建筑行业仿真分析的主要应用软件。开裂，文中采取了在矩形柱上部包裹钢垫板。钢垫板用Sol—杨德健等：玄武岩纤维加固混凝土柱抗震性能分析81乏埠id45单元模拟。Solid45单元具有塑性，蠕性，膨胀，应力强循环反复加载。试验时，由柱顶竖向千斤顶加载至预定值，大，大变形和大应变能力。并保持恒定，然后施

8、加水平低周反复荷载。水平加载程序2．2钢筋混凝土的本构关系及破坏准则采用变力一变位移双控制方法：在屈服前，以荷载值控制加(1)钢筋的本构关系。钢筋最常用的本构模型有四载，每级荷载循环一次；屈服后，以水平位移值控制加载，水种：理想弹塑性模型、双折线弹性塑性模型、双线性随动强平位移值取试件屈服位移值的整数倍等增量加载，每级荷化模型、弹性一理想塑性一硬化塑性模型。本文拟采用经载