碳纤维布加固梁柱中节点试验研究

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碳纤维布(CFS)作为一种具有良好力学性能的新材料,它具有抗拉强度高、重量轻、抗腐蚀、抗疲劳等优点,在钢筋混凝土结构加固领域的应用越来越广泛。近十几年来,人们对用CFS进行钢筋混凝土结构加固进行了大量研究,集中于利用CFS加固梁、柱、板等结构,证明了其具有很高的推广价值和巨大的社会经济效益。但是,作为建筑结构一个重要部位的节点构件,由于其受力的特殊性,尽管在实际工程已经有了大量利用CFS加固的实例,但关于节点系统的试验和理论上的研究尚是空白。 本文在试验研究的基础上,比较系统地研究了利用CFS加固梁柱中节点的问题。首先介绍了试验装置、加载制度和仪表布置。然后对材料,特别是碳纤维布及树脂系统进行了系统介绍,参考了有关的方法对其进行了力学性能实验。试验中对5个足尺梁柱中节点试件(2个非加固试件、1个抗震试件、2个加固试件)施加了低周反复荷载的试验,分析比较了非抗震节点、抗震节点和CFS加固节点在滞回曲线、屈服荷载、极限荷载、延性系数、耗能系数等抗震性能上的差异。试验的结果表明CFS加固节点可以提高节点的承载力,但提高的幅度并不显著。同时试验结果还表明CFS加固节点显著地提高了节点的延性系数、耗能系数,改善了节点的抗震性能,具有较大的实用和推广价值。同时,利用对试验构件的应变片分析,揭示了CFS加固节点的破坏具有其自身的特殊性,即CFS的利用率比较低、CFS的破坏以混凝土保护层—主筋界面的粘结破坏为主、加固试件和非加固构件破坏形态基本一致等特点。同时本文利用有限元程序对CFS加固节点进行了初步的理论分析,通过加固一层布的有限元模型的计算,得出了构件裂缝位置、应力分布,并画出了加固模型的荷载—位移的滞回曲线。有限元计算结果与试验结果进行了对比,结果表明理论分析结果与试验结果基本相符。 文章最后以试验为基础,提供了能够指导实际工程的节点加固设计、施工建议。
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