喷射GFRP抗压加固无筋砖砌体试验研究与有限元分析

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砌体结构是一种古老的建筑结构形式,广泛存在于世界各个国家。砌体结构由于其砌筑材料的脆性,其抗剪、抗拉和抗弯的强度都比较低,结构与结构之间的连接也比较差,因此砌体结构的抗震性能较差。随着砌体结构在役时间的增加和砌体规范抗震标准的提高,古旧砌体结构的修复与加固问题日益突出。纤维增强聚合物材料具有轻质高强、施工便捷、耐久性好、使用面广、不改变被加固结构外形等特性。目前,世界上将纤维聚合物材料用于砌体结构加固的研究和应用,大部分都是利用片材和织物用环氧树脂粘贴在被加固结构表面,而喷射玻璃纤维聚合物加固技术是欧美等国家在结构加固研究领域的最新技术,该加固方法是运用短切喷射成型机,将玻璃纤维束喂入喷枪与粘结剂(固化剂、树脂)形成混合浆体,喷射到加固结构的表面上,可以提高结构构件的受力性能,如提高抗弯、抗剪强度,改善结构构件的延性和韧性。目前该加固方法的研究和应用主要集中于欧美等发达国家,且主要应用于钢筋混凝土梁、板等构件。在国内外,尚且没有该加固方法应用于砌体结构加固的相关研究报道。本研究的目的拟在探讨喷射玻璃纤维聚合物加固技术用于砖砌体抗压加固的受力性能的研究,通过试验研究和有限元模拟,对喷射GFRP加固砌体进行探索性研究,为喷射玻璃纤维聚合物加固技术的实际应用提供试验依据。本文首先阐述了砌体结构在我国的发展和特点以及现有的砌体抗压加固方法,喷射GFRP加固技术在世界范围内的发展现状,喷射玻璃纤维聚合物加固技术的特点和可行性。然后通过玻璃纤维聚合物加固的8根砖柱和2根对比砖柱的抗压性能试验,研究了玻璃纤维聚合物对低强度砌体结构的抗压加固效果,对砖柱加固后的破坏形态,极限承载力以及玻璃纤维聚合物的受力进行了全面的分析,讨论了不同纤维长度,不同的加固厚度对玻璃纤维聚合物加固无筋砖砌体的影响。同时利用ANSYS,采用整体式有限元建模方法对砖柱进行非线性有限元分析,对试验进行了验证,并且提出玻璃纤维聚合加固后砖柱在荷载作用下破坏趋势已经由脆性向延性方向发展。研究结果表明,玻璃纤维聚合物加固砖柱能有效地提高砖柱的受力性能,在加固受压砌体结构中有广阔的应用前景。
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