损伤钢筋混凝土框架加固后地震损伤分析.pdf

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1、总第265期交通科技SerialNo．2652014年第4期TransportationScience＆TechnologyNo．4Aug．2014损伤钢筋混凝土框架加固后地震损伤分析袁坤(武汉理工大学交通学院武汉430063)摘要通过对3榀相同的钢筋混凝土框架进行模拟地震作用的水平低周反复荷载试验，选取基于滞回特性和能量耗散的累积损伤模型，对复合加固、碳纤维加固框架的累积损伤程度加以计算，从而评价模型的适用性。结果表明，加固对于降低框架的累积损伤程度是有效的，累积损伤模型能够综合地反映结构的累积损伤特征，

2、从而为结构的修复加固提供参考依据。关键词损伤钢筋混凝土框架碳纤维布加固复合加固拟静力试验损伤分析在水平低周反复荷载的作用下，由于混凝土设计规范》设计并制作了3榀相同的单层单跨结构内部的损伤会累积，使结构承载能力和刚度钢筋混凝土框架，钢筋混凝土框架试件采用1／3一l二退化，这对于对结构抗震无疑是有害的。因而，对缩尺模型，编号分别为DBK，KJ一1，KJ一2。其中：于钢筋混凝土结构累积损伤的反映，有损伤预测DBK作为对比框架，KJ一1采用钢板与碳纤维复的参考会使抗震设计更加合理。笔者针对已损伤合加固，KJ一2采

3、用碳纤维加固。试件框架柱截面的钢筋混凝土框架结构分别采用钢板与碳纤维复尺寸为200mm×200mm，梁的截面尺寸为120合加固、碳纤维加固2种方法进行加固试验研究，mm×200mm，柱高H为1．1m，梁净跨为1．8从而对复合加固的钢筋混凝土框架结构进行地震rn，混凝土强度等级为C3o。试验框架梁上、下部损伤分析，对今后钢筋混凝土框架结构的加固具钢筋均为2qo12，箍筋为8@8O，梁的配筋率为有指导意义。1．88；柱截面的配筋为414，箍筋为8@80，柱的配筋率为1．54。纵筋采用HRB335级钢1试验概况筋

4、，箍筋采用HPB235级钢筋，试件截面尺寸及1．1试件设计配筋见图1。根据《建筑抗震设计规范》⋯与《混凝土结构O0_1f■0一●I4I一2t--尸=卫蚕I350l1I4。I2：一0一Il-IIl-I_I∞IIlIllll__I—I300[30020090039002oq300l300，lI．-Il’司图1框架设计图(单位：ram)1．2材料性能评定表1钢筋和混凝土材料性能表实测材料强度见表l。材料项目钢板碳纤维混凝土钢筋规格Q2350．167mmC3012中14屈服强度／MPa280405324．51381

5、417收稿日期：2o14-04—1458袁坤：损伤钢筋混凝土框架加固后地震损伤分析2014年第4期性变形是±△那么曲线OEFGHL所包围的面由式(1)、(4)可得结构损伤指标D积就可以表示结构的塑性变形能，也就是系统所吸收和耗散的能量。％一监㈤(3)损伤耗能W叭，这部分耗能不可恢复。式(5)可改写为：三者的关系如下式所示。De一㈤W—W。+W+WD(2)图4中f(△)，f2(一A)分别表示第i次循环中通过式(6)可以对整个加载过程中任意循环正向、反向的加载函数，±△表示加载至最大荷的累积损伤指标加以计算。当

6、结构处于理想无损载时，第i次循环中正向、反向的变形；。表示第状态时，D一0，相反的，结构达到极限损伤状态i次循环正向卸载为0时的残余变形，△表示第时，D—1。i一1次循环中反向卸载为零时的残余变形，故而3．2钢筋混凝土框架结构累积损伤分析可得以下计算式：根据式(6)，分别计算2榀加固框架的累积损w+w一Jr△_厂1(△，)dA+Jf_△n。f2(一)dA(3)伤指标，计算得到加固框架各主要阶段累积损伤lO联立式(1)，(2)，(3)得：指标，见表2。w(c+，2(-A；)dA；)㈩表2钢筋混凝土框架各主要阶

7、段的累积损伤指标注：Pd为节点核心区开裂时的荷载；Po2为节点核心区裂缝宽度达到0．2mm时的荷载；P为节点破坏时的荷载。在地震作用下，建筑结构的震害或损伤通常害等级相对应的损伤指数范围提供了一定的参考。可划分为5个等级：基本完好、轻微破坏、中等破对于钢筋混凝土框架结构的震害等级及其相应的坏、严重破坏和倒塌。之前的研究结果，对与各震损伤指数范围，欧进萍等进行了描述，见表3。表3各震害等级下钢筋混凝土框架结构的损伤指数范围由表2可见，框架结构各主要荷载阶段所对(2)应用累积损伤模型对加固框架进行累积应的累积损

8、伤指标值与表3中所列出的损伤等级损伤分析，计算得到加固框架的累积损伤指标值相符合；而由于加固，延迟了混凝土开裂，裂缝宽普遍较小，表明加固对于降低框架的累积损伤程度一直都比较小，在位移控制阶段才出现了宽0．2度是有效的。mm的裂缝，而此时框架梁端位移比较大，钢筋也(3)本文提出的损伤评价模型可以运用于实已经屈服。因此，裂缝宽度接近0．2mm时，所对际工程中，根据结构在设防烈度地震作用下所承应的累积损伤指标值大于钢筋