結(jié)構(gòu)工程碩士學(xué)位畢業(yè)論文-噴射GFRP抗震加固砌體墻片的試驗(yàn)研究與有限元分析.doc

申請工學(xué)碩士學(xué)位論文 申請工學(xué)碩士學(xué)位論文 噴射噴射 GFRP 抗震加固砌體墻片抗震加固砌體墻片 的試驗(yàn)研究與有限元分析的試驗(yàn)研究與有限元分析 培養(yǎng)單位 土木工程與建筑學(xué)院培養(yǎng)單位 土木工程與建筑學(xué)院 學(xué)科專業(yè) 結(jié)構(gòu)工程學(xué)科專業(yè) 結(jié)構(gòu)工程 研研 究究 生 生 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 2009 年 12 月 噴射 GFRP 抗震加固砌體墻片的試驗(yàn)研究與有限元分析 XX 武漢理工大學(xué) 分類號分類號 密密 級級 UDC 學(xué)校代碼學(xué)校代碼 10497 學(xué)學(xué) 位位 論論 文文 題 目 噴射 GFRP 抗震加固砌體墻的試驗(yàn)研究與有限元分析 英 文 Experimental Study and Finite Element Analysis on 題 目 Masonry Wall Seismic Strengthened by SGFRP 研究生姓名 姓名 職稱 教 授 學(xué)位 工學(xué)博士 單位名稱 土木工程與建筑學(xué)院 郵編 430070 申請學(xué)位級別 工學(xué)碩士 學(xué)科專業(yè)名稱 結(jié)構(gòu)工程 論文提交日期 2009 年 11 月 論文答辯日期 2009 12 11 學(xué)位授予單位 武漢理工大學(xué) 學(xué)位授予日期 答辯委員會主席 評閱人 本課題得到國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目 噴射玻璃纖維聚合物對受損砌體結(jié)構(gòu)的 加固理論研究 50708084 資助 2009 年 11 月 指導(dǎo)教師 獨(dú)獨(dú) 創(chuàng)創(chuàng) 性性 聲聲 明明 本人聲明 所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作 及取得的研究成果 盡我所知 除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地 方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果 也不包 含為獲得武漢理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材 料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說明并表示了謝意 簽 名 日 期 學(xué)位論文使用授權(quán)書學(xué)位論文使用授權(quán)書 本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留 使用學(xué)位論文的規(guī)定 即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子 版 允許論文被查閱和借閱 本人授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位 論文的全部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索 可以采用影印 縮印或 其他復(fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文 同時授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn) 可的國家有關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫使用或收錄本學(xué)位論文 并向社會 公眾提供信息服務(wù) 保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定 研究生 簽名 導(dǎo)師 簽名 日期 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 摘摘 要要 砌體結(jié)構(gòu)由于其材料的脆性性質(zhì) 抗震性能較差 國內(nèi)外大量砌體房屋和 各種優(yōu)秀歷史建筑由于使用年限的增加和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的提高 亟需加固修復(fù) 纖維增強(qiáng)聚合物 FRP 材料具有輕質(zhì)高強(qiáng) 施工便捷 耐久耐腐蝕 不 影響被加固結(jié)構(gòu)的外觀等特點(diǎn) 近幾年 國內(nèi)外逐漸興起了大量對 FRP 加固技 術(shù)的研究和應(yīng)用 多為采用纖維織物或片材纏繞 粘貼在結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行加固 而噴射玻璃纖維聚合物 SGFRP 加固技術(shù)是歐美等國家在結(jié)構(gòu)加固研究領(lǐng)域 的最新技術(shù) 該加固方法是借助一定噴射機(jī)械 將短切玻璃纖維與高性能粘結(jié) 劑混合漿體 以高速噴射到被加固面上 用以提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各項(xiàng)抗震性能 目前該技術(shù)的研究和應(yīng)用多見于混凝土結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域中 尚未見此技術(shù)用于加 固砌體結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究報道 本研究目的擬在對 SGFRP 加固砌體結(jié)構(gòu)作了進(jìn)一步的探索 設(shè)計了幾種不 同的加固方案并進(jìn)行了試驗(yàn)研究及有限元分析 開展了以下幾方面工作 1通過 5 片砌體墻噴射玻璃纖維聚合物加固及未加固對比試件在水平低周往 復(fù)荷載作用下的抗震性能試驗(yàn)研究 分析對比了加固前后墻體的受力變形 特性 比較了不同方案 不同噴射厚度和纖維長度 的加固效果 并對加 固后的墻片的抗剪承載力的計算進(jìn)行了探討 試驗(yàn)表明 采用 SGFRP 加固 后的砌體墻 其開裂荷載 極限荷載 極限位移和延性等抗震性能均明顯 提高 加錨釘后 加固效果下降 因此不建議在砌體墻加固中使用 將 SGFRP 加固與 CFRP 加固效果對比后發(fā)現(xiàn) 前者加固效果明顯較好 2運(yùn)用有限元方法對試驗(yàn)中部分試件進(jìn)行了模擬分析 首先 采用均值化整 體模型對加固前后墻體進(jìn)行建模和非線性有限元計算 然后 就墻體的內(nèi) 部開裂及極限狀態(tài)下的應(yīng)力分布 裂縫分布特點(diǎn) 對比分析了試驗(yàn)值和有 限元計算值 通過本文的試驗(yàn)和有限元分析表明 在地震作用下 SGFRP 加固能有效提高 砌體墻的抗震性能 在砌體結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景 根據(jù)本課題研 究情況提出了尚待解決的問題 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 II 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 噴射玻璃纖維聚合物 砌體墻加固 抗震性能 有限元分析 Abstract Owing to the material s brittleness the seismic behavior of masonry structure is lower By the pass of using years and improvement of seismic defensive criterion the masonry structures existing broadly in China and many historic buildings all over the world need to be repaired and strengthened Fiber reinforced Polymer Composites has many advantages such as its light weight high strength convenient construction last long and excellent resistance to corrosion no affect to the appearance of structures etc In recent years the using of fiber reinforced plastic for strengthening of structures rises all over the world and a great deal of research is concerning the surface strengthen of structure using of fiber reinforced plastic wraps or laminates It sprays the fiber onto the member surface concurrently with a suitable matrix resin a two dimensional random distribution of discontinuous fibers is obtained in order to improve the seismic capability of structure At present the research and the application of the technology mainly concentrate in the concrete structure reinforcement domain yet the related research report is not seen in masonry structure This research does further study on SGFRP strengthening of masonry The experiments and finite element analysis have been done of several types of masonry structures which are listed bellow 1The performances have been observed of 4 strengthened by SGFRP and 1 comparing brick walls under low period reciprocating horizontal loadings The loading and deforming have been compared between strengthened members and their comparing members The effectiveness has also been compared among different strengthening schemes The experiments show that the seismic capability of masonry wall such as cracking loadings ultimate loadings ductibility are dramatically improved after being strengthened with SGFRP and the strengthen effect is down after fasten by bolts so it s not been suggested using in strengthen 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 III of masonry It s also found that the effect of SGFRP strengthening is better than CFRP strengthening after the comparison 2Some specimens of the experiment is studied with the finite element method First by using homogenized element models the walls with and without strengthened are calculated Then comparative analysis is made to find out the differences of computation value and trial value in the internal stress fracture spacing and the curve of load displacement Finally the unsettled issues have been put forward according to this research Keywords Sprayed Glass Fiber Reinforced Polymer SGFRP Strengthening of masonry walls Seismic performance Finite element analysis 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 IV 目 錄 第一章第一章 緒論緒論 6 1 1 砌體結(jié)構(gòu)概述 6 1 1 1 砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展概況 6 1 1 2 砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 7 1 1 3 砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)有加固方法 7 1 2 噴射玻璃纖維聚合物加固技術(shù) 8 1 2 1 玻璃纖維聚合物的材料特點(diǎn) 8 1 2 2 粘結(jié)材料性能 9 1 2 3 噴射機(jī)械及噴射工藝 9 1 2 4 玻璃纖維聚合物加固技術(shù)的特點(diǎn) 10 1 3 GFRP 加固技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 10 1 3 1 GFRP 加固技術(shù)在國外的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 10 1 3 2 GFRP 加固技術(shù)在國內(nèi)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 11 1 4 本文的研究背景與意義 12 1 5 本文的研究內(nèi)容 13 第二章第二章 噴射玻璃纖維聚合物加固砌體墻試驗(yàn)研究噴射玻璃纖維聚合物加固砌體墻試驗(yàn)研究 14 2 1 噴射玻璃纖維聚合物加固砌體墻試驗(yàn)概況 14 2 1 1 試驗(yàn)?zāi)康?14 2 1 2 試件設(shè)計與制作 14 2 1 3 試件加固方案與材料性能 15 2 1 4 試件裝置與加載制度 18 2 1 5 測點(diǎn)布置及測量內(nèi)容 19 2 2 試件破壞過程及破壞形態(tài) 20 2 3 試驗(yàn)結(jié)果匯總 25 2 4 試驗(yàn)結(jié)果分析 25 2 4 1 裂縫分析 25 2 4 2 開裂荷載和極限荷載 26 2 4 3 滯回曲線 27 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 V 2 4 4 骨架曲線 30 2 4 5 延性分析 30 2 4 6 墻片耗能 31 2 4 7 應(yīng)變分析 32 2 4 8 不同加固方案的對比分析 35 2 5 SGFRP 加固墻體抗剪強(qiáng)度計算 37 2 6 SGFRP 與 CFRP 布加固效果對比 39 2 7 試驗(yàn)總結(jié) 40 2 8 本章小結(jié) 41 第三章第三章 噴射玻璃纖維聚合物加固磚墻有限元分析噴射玻璃纖維聚合物加固磚墻有限元分析 42 3 1 引言 42 3 2 有限元模型 43 3 2 1 單元類型選擇 43 3 2 2 材料性質(zhì)與相關(guān)參數(shù)設(shè)定 43 3 2 3 網(wǎng)格劃分及邊界條件 44 3 3 有限元計算結(jié)果及分析 45 3 3 1 對比試件 W 1 有限元分析 45 3 3 2 加固試件 SW 2 有限元分析 47 3 3 4 加固試件 SW 4 有限元分析 48 3 4 本章小結(jié) 51 第四章第四章 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 52 4 1 結(jié)論 52 4 2 展望 52 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) 54 作者在攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文作者在攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文 57 致致 謝謝 58 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 6 第一章 緒論 1 1 砌體結(jié)構(gòu)概述 1 1 1 砌體結(jié)構(gòu)發(fā)展概況 砌體結(jié)構(gòu)是指由天然的或人工合成的石材 粘土 混凝土等材料制成的塊 體和水泥 石灰膏等膠凝材料與砂 水拌合而成的砂漿砌筑而成的墻 柱等作 為建筑物主要受力構(gòu)件的結(jié)構(gòu) 1 類似砌體結(jié)構(gòu)的簡單建筑物和構(gòu)筑物早在五 千多年前就出現(xiàn)了 而堪稱奇跡的萬里長城更是中華民族的驕傲和人類文明的 標(biāo)志 我國自 49 年建國以來 砌體結(jié)構(gòu)這一傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式發(fā)展迅速 在各方 面都取得了顯著的成績 主要表現(xiàn)在以下三個方面 2 1 砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍擴(kuò)大 自 1950 年起 我國的磚產(chǎn)量逐年增長 至 1996 年年產(chǎn)量已增至 6200 億塊 為世界其它各國磚年產(chǎn)量的總和 砌體結(jié)構(gòu) 不僅廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)建設(shè)中 很多公共建筑和工業(yè)廠房中也包含磚墻 磚柱等 承重結(jié)構(gòu) 2 各種材料 技術(shù)和結(jié)構(gòu)的不斷研發(fā)和應(yīng)用 這方面主要體現(xiàn)在對新砌 塊的研究和應(yīng)用 最初 普遍的砌體結(jié)構(gòu)主要采用的是實(shí)心粘土磚 為了節(jié)能 和環(huán)保的需要 禁實(shí)禁粘的政策實(shí)施使得混凝土砌塊 加氣混凝土 以及各種 工業(yè)廢渣和粉煤灰等制成的硅酸鹽砌塊等得到了快速廣泛的推廣和發(fā)展 另外 在結(jié)構(gòu)形式上 配筋砌體的試驗(yàn)和理論研究也取得了顯著成果 3 砌體結(jié)構(gòu)計算理論和計算方法的逐步完善 70 年以前 我國都沒有自 制的砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 大部分建筑是僅憑經(jīng)驗(yàn)或借助蘇聯(lián)規(guī)范設(shè)計的 我國 指定的第一本磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范是 1973 年頒布了國家標(biāo)準(zhǔn) 磚石結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī) 范 GBJ3 73 此后經(jīng)過試驗(yàn)研究 在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了修訂 頒布了國家標(biāo) 準(zhǔn) 砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范 GBJ3 88 其內(nèi)容主要針對砌體結(jié)構(gòu)可靠度方面 配筋混凝土砌塊砌體 墻梁的抗震方面做出了調(diào)整和完善 新的 砌體結(jié)構(gòu)設(shè) 計規(guī)范 GB50003 2001 中一些陳舊內(nèi)容被淘汰 而有關(guān)配筋砌體設(shè)計及砌 體結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計得到進(jìn)一步完善和發(fā)展 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 1 1 2 砌體結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 砌體結(jié)構(gòu)之所以不斷發(fā)展 并成為世界上受重視的一種建筑結(jié)構(gòu)體系 其 主要原因在于砌體結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 1 砌體結(jié)構(gòu)所用的主要材料來源方便 易于就地取材 天然石材易于開采 加工 粘土 砂等幾乎到處都有 且塊材易于生產(chǎn) 價格也較水泥 鋼材 木 材便宜 此外 利用工業(yè)固體廢棄物生產(chǎn)的新型砌體材料既有利于節(jié)約天然資 源 又有利于保護(hù)環(huán)境 2 砌體結(jié)構(gòu)比鋼結(jié)構(gòu)甚至較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有更好的耐火性和耐久性 使 用年限長 3 砌體結(jié)構(gòu)施工操作簡單快捷 新鋪砌體上即可承受一定荷載 因而可以 連續(xù)施工 一般情況下砌體在施工時不需要模板和特別的施工設(shè)備 較之混凝 土結(jié)構(gòu)能大大節(jié)約木材 且具有良好的連續(xù)施工性能 4 在砌體中設(shè)置鋼筋或鋼筋混凝土的配筋砌體結(jié)構(gòu) 不但能提高強(qiáng)度 還改善了抗震性能 擴(kuò)大了砌體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍 砌體結(jié)構(gòu)除上述優(yōu)點(diǎn)外 也存在以下主要缺點(diǎn) 1 砌體結(jié)構(gòu)的自重大 因?yàn)榇u石砌體的抗彎 抗拉強(qiáng)度較低 故其結(jié)構(gòu)構(gòu) 件的體積大 自重也大 材料用量多 運(yùn)輸量也隨之增加 2 由于砌體結(jié)構(gòu)工程多為小型塊材經(jīng)人工砌筑而成 砌筑工作相當(dāng)繁重 且現(xiàn)場的手工操作 不僅工期緩慢 而且施工質(zhì)量得不到保證 3 砂漿和塊材間的粘結(jié)力較小 砌體的抗拉 抗彎和抗剪強(qiáng)度較抗壓強(qiáng)度 低 因而無筋砌體的抗震性能差 砌體結(jié)構(gòu)在應(yīng)用上受限制 4 磚砌體結(jié)構(gòu)的粘土磚用量很大 往往占用農(nóng)田 破壞生態(tài)環(huán)境 因此 應(yīng)加強(qiáng)采用工業(yè)廢料和地方性材料代替粘土實(shí)心磚的研究 以解決上述問題 1 1 3 砌體結(jié)構(gòu)現(xiàn)有加固方法 砌體結(jié)構(gòu)建筑中的絕大部分都是由無筋砌體建造的 這種結(jié)構(gòu)存在明顯的 缺陷 最突出的表現(xiàn)就是與抗壓強(qiáng)度相比 其抗拉 抗剪 抗彎強(qiáng)度均很低 砌體和砂漿接觸面較薄弱 容易出現(xiàn)裂縫 使得建筑物的整體性和抗震性能很 差 地震中的破壞率非常高 對原砌體進(jìn)行加固修復(fù)時 或考慮增大構(gòu)件的截面 或考慮增加共同受力 的元件 或改變結(jié)構(gòu)方案以滿足安全要求 加固方法主要有 3 4 水泥灌漿法 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 8 擴(kuò)大截面加固法 鋼筋網(wǎng)水泥砂漿加固法 外包型鋼加固法 外部后張預(yù)應(yīng)力 加固法 托梁換柱 噴射混凝土加固法 增加抗震墻 這些傳統(tǒng)的砌體結(jié)構(gòu)加固方法 在長時間的實(shí)際工程應(yīng)用中展現(xiàn)了各自的 優(yōu)點(diǎn) 能夠在一定程度上提高原有砌體構(gòu)件的承載力 使其達(dá)到要求的使用功 能 但是同時存在著明顯缺點(diǎn) 如鋼筋網(wǎng)水泥砂漿外加層加固法 其施工周期 長 且為濕作業(yè)性質(zhì) 因此在加固期間建筑物無法正常使用 同時一定程度上 侵占了原有的空間 并增加了結(jié)構(gòu)自重 外包鋼加固法中用到了鋼材 其耐腐 蝕與耐高溫性能差 必須配套采取鋼結(jié)構(gòu)中的防腐蝕及防火措施 相應(yīng)增加了 加固的成本和施工時間 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是一種科技含量較高的新型材料 是一種輕質(zhì)高強(qiáng) 耐磨防腐 容易彎折 便于施工的彈性材料 有關(guān)專家已做 了一些探索性研究 但應(yīng)用并不是很多 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固砌體結(jié)構(gòu)具有 附加體積小 很少增加結(jié)構(gòu)重量 不影響建筑外觀等諸多優(yōu)點(diǎn) 尤其適合歷史 文化建筑的加固修復(fù) 1 2 噴射玻璃纖維聚合物加固技術(shù) 1 2 1 玻璃纖維聚合物的材料特點(diǎn) 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 Fiber Reinforced Polymer 簡稱 FRP 是由高性能纖維 采用基底材料 如環(huán)氧樹脂 聚乙烯樹脂等 膠合后 經(jīng)過特制的模具擠壓 拉拔成型而組成的復(fù)合材料 根據(jù)纖維種類的不同可分為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 CFRP 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 GFRP 芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 AFRP 三大類 其中 GFRP 研究歷史最長 應(yīng)用領(lǐng)域最廣 價格最低 玻璃纖維具有優(yōu)異的物理性能 主要表現(xiàn)在以下幾個方面 5 6 1 力學(xué)性能 高強(qiáng)度 高模量 用于建筑結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固的玻璃纖維材料 具有較高的拉伸強(qiáng)度 在相同重量時 其斷裂強(qiáng)度比鋼絲高 2 4 倍 彈性模 量較一般材料也略有提高 是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)加固用材 2 耐熱性能 玻璃纖維是一種無機(jī)纖維 導(dǎo)熱性非常小 其耐熱性較高 3 化學(xué)穩(wěn)定性能 玻璃纖維對具有腐蝕性的化學(xué)藥品有較好的抵抗能力 幾乎不受有機(jī)溶劑的影響 并對大多數(shù)無機(jī)化合物是穩(wěn)定的 4 電性能 玻璃纖維的化學(xué)成分是玻璃 具有高的電阻比和低的電介質(zhì) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 9 常數(shù) 因此其絕緣性好 1 2 2 粘結(jié)材料性能 噴射玻璃纖維聚合物復(fù)合材料除玻璃纖維之外 還包括樹脂 粘結(jié)劑 和 催化劑 其材料特點(diǎn)如下 1 樹脂 主要是作為一種粘結(jié)介質(zhì) 傳遞分布纖維之間的應(yīng)力 保證其 形成整體 在國際上 通常選用環(huán)氧樹脂 其具有耐久性好 長期受力性能優(yōu) 良 易于施工以及經(jīng)濟(jì)等方面的優(yōu)點(diǎn) 2 催化劑 主要是用來固化樹脂的聚酯樹脂 為其提供了一個約 15 分鐘 的凝膠時間 溫度越高催化劑的摻量越小 一般情況下 根據(jù)條件被使用的催 化劑大約是在 2 4 最終的凝膠時間是 15 分鐘 1 2 3 噴射機(jī)械及噴射工藝 圖 1 1 短切噴射成型機(jī) 噴射機(jī)械見圖 1 1 噴射玻璃纖維增強(qiáng)聚合物 SGFRP 技術(shù)是借助圖中 的短切噴射成型機(jī) 將短切玻璃纖維與高性能粘結(jié)劑混合漿體 以壓縮空氣作 為動力 通過管道輸送并以高速噴射到承噴面上 形成具有一定強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)增 強(qiáng) 增韌材料 粘結(jié)材料中的樹脂和催化劑分別從不同的管道喂入噴射槍 并 在其中混合 然后作為單一的化合物噴射出來 玻璃纖維是以粗紗的形式供應(yīng) 兩根粗紗絞線喂入裝在噴槍頂部的切斷器 通過一對滾輪的中間 其中一個滾 輪沿其圓周裝有 5 個等間距的刀片 刀片將長纖維束切成短段 改變刀片的數(shù) 量可調(diào)節(jié)切割纖維的長度 其長度可以在 8 48mm 之間調(diào)整 噴槍從其下口 噴射樹脂和催化劑的混合物 同時從頂部的切斷器噴射纖維 這兩股噴射流合 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 10 并在一起 連續(xù)地噴射到結(jié)構(gòu)表面 其結(jié)果是形成一層隨機(jī)分布的 被充分催 化了的樹脂包裹的纖維 噴射過程中要及時用帶肋的鋁滾筒將內(nèi)部的空氣泡擠 出 并將材料整平到一致的厚度 噴射過程中視不同設(shè)計方案選擇貼不同層數(shù) 玻璃纖維布 其流程可簡單視為噴紗 貼布 噴紗 這種方法可以形成所要求的任意厚度的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 所產(chǎn)生的 噴射玻璃纖維聚合物由于其中的纖維成亂向分布 所以視其為平面各向同性的 復(fù)合材料 7 1 2 4 玻璃纖維聚合物加固技術(shù)的特點(diǎn) 鑒于玻璃纖維材料及其粘結(jié)材料的這些特點(diǎn) 玻璃纖維加固技術(shù)具有明顯 的技術(shù)優(yōu)勢 主要體現(xiàn)在 1 高強(qiáng)高效 由于玻璃纖維聚合物有著高強(qiáng)度 高彈性模量的特點(diǎn) 利 用其來提高結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的承載力和延性 改善其抗震性能 2 便于施工 施工設(shè)備及操作簡單 所需勞動力少 且不受結(jié)構(gòu)表面形 狀限制 對于曲面 弧面 環(huán)管等結(jié)構(gòu)的加固也特別適合 施工后質(zhì)量易保證 3 耐久耐腐性好 玻璃纖維聚合物的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定 因而用玻璃纖 維聚合物加固后的結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有良好的耐腐蝕性及耐久性 且耐疲勞性能好 特別適用于橋梁類結(jié)構(gòu)經(jīng)常承受往復(fù)荷載 移動荷載的作用 4 適用面廣 由于玻璃纖維聚合物材料是柔性的 所以這種加固技術(shù)可 以廣泛地應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)類型 各種結(jié)構(gòu)形狀和各種結(jié)構(gòu)部位 且不影響結(jié)構(gòu) 外觀 1 3 GFRP 加固技術(shù)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 1 3 1 GFRP 加固技術(shù)在國外的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 80 年代起 美 日等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)開始了對 FRP 材料用于建筑工程結(jié)構(gòu) 加固修復(fù)的研究 在砌體結(jié)構(gòu)方面 最早是 Croci 8 等人開始了對纖維增強(qiáng)復(fù)合 材料用于加固的可行性研究 他們采用低彈模的聚丙烯編織物對墻體試件進(jìn)行 抗剪加固 但是這種材料強(qiáng)度較低算不上是現(xiàn)在意義上的高強(qiáng)度材料 Ehsani 9 等人研究了 GFRP 片材加固無筋墻體的平面外抗彎性能和沿通縫的抗剪性能 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 11 試驗(yàn)結(jié)果表明 GFRP 加固面積的不同對被加固試件破壞形式有很大影響 當(dāng) GFRP 的加固面積較小時 試件破壞形式主要為受拉破壞 隨著面積的增加 試件抗拉強(qiáng)度得到提高之后 最終的原因變成了磚的受壓破壞 而砂漿強(qiáng)度的 變化對抗彎強(qiáng)度的影響較小 可以忽略不計 Saadatmanesh 10 對 6 根由兩種不 同強(qiáng)度砂漿砌筑的砌體梁 方案中用兩種環(huán)氧樹脂的 GFRP 對試件進(jìn)行了加固 分析了這兩種加固材料的加固效果 試驗(yàn)同時顯示 GFRP 與砌體的粘結(jié)較好 結(jié)合面沒有發(fā)生滑移或粘結(jié)破壞 Hall 11 等人研制了一種 GFRP 與鋼材的混合 加固系統(tǒng) 其目的是想利用延性好的結(jié)構(gòu)鋼將 GFRP 與墻體進(jìn)行錨固 以提高 二者的粘結(jié)力從而提高結(jié)構(gòu)整體的耗能能力 試驗(yàn)結(jié)果表明 如果將錨固試件 設(shè)計成在 GFRP 破壞之前屈服 那么結(jié)構(gòu)將呈現(xiàn)極好的延性 Kuzik 12 等人研究 了 GFRP 片材粘貼加固的墻體在平面外周期荷載作用下的抗彎性能 結(jié)果顯示 GFRP 的用量對墻體的破壞形態(tài)和抗彎能力有顯著影響 墻體在整個加載過程 中始終保持整體的完整與穩(wěn)定 Tumialan J G 和 Morbin A 13 Triantafillou T C 14 Belarbi A 15 Valluzzi M R 16 Stratford T 17 ElGawady M A 18 和 Miao H L 19 等人研究了用粘貼 CFRP GFRP 織布材料對砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行平面內(nèi)和平面外抗 剪加固研究 Al salloum 和 Almusallam 20 對環(huán)氧粘貼 GFRP 布的混凝土砌塊墻 的力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究與理論分析 通過試驗(yàn) 作者研究了 GFRP 對混凝 土砌塊墻的平面外受彎及承受平面內(nèi)豎向和水平荷載能力的影響 結(jié)果表明 GFRP 對所有加固的試件都有明顯提高強(qiáng)度的作用 噴射纖維增強(qiáng)聚合物加固技術(shù)是歐美等國家結(jié)構(gòu)加固研究領(lǐng)域的最新技術(shù) 目前在國際上該技術(shù)還主要應(yīng)用于鋼筋混凝土梁 板等構(gòu)件的抗彎 抗剪加固 試驗(yàn)研究 并已在美國 加拿大等一些國家開始應(yīng)用于實(shí)際橋梁工程的加固與 修復(fù) 加拿大的 Boyd A J 21 在其 2000 年的博士論文中首次將 SGFRP 加固方法 應(yīng)用于鋼筋混凝土橋箱形梁的加固 指出 SGFRP 進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固可明顯提高構(gòu) 件的承載力 剛度和斷裂能 并分別針對抗彎和抗剪加固的效果與一班 FRP 片 材粘帖的加固方法作出了對比分析 美國 H K Lee 等人 22 2004 年發(fā)表了 SGFRP 用于已開裂受損的鋼筋混凝土梁的加固有關(guān)研究成果 指出了加固效果的影響 因素主要包括噴射加固層厚度 纖維長度 纖維材料以及纖維預(yù)加應(yīng)力 Soleimani S M 23 在 2006 年的博士論文中進(jìn)行了 33 根鋼筋混凝土梁的 SGFRP 抗剪加固準(zhǔn)靜力試驗(yàn)和 15 根鋼筋混凝土梁的抗沖擊試驗(yàn)研究 結(jié)果表明 U 型噴射面加固方式能顯著提高梁的抗剪承載力和抗沖擊承載力 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 12 1 3 2 GFRP 加固技術(shù)在國內(nèi)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀 相對于國外 國內(nèi)對 FRP 加固結(jié)構(gòu)的研究開展得要晚 而且多集中于混凝 土方面 對于砌體結(jié)構(gòu)的加固研究要少許多 其主要研究概況如下 林磊 葉 列平 24 利用玻璃纖維布對砌體墻進(jìn)行了加固的試驗(yàn)研究 對比了兩種不同加固 方案的效果 其結(jié)果顯示玻璃纖維布對墻體抗剪能力的提高是顯著的 在此實(shí) 驗(yàn)基礎(chǔ)上 林磊 葉列平 25 進(jìn)一步通過不同砂漿強(qiáng)度和高寬比以及 FRP 材料的 兩批試驗(yàn) 驗(yàn)證了 FRP 加固砌體墻能夠有效改變剪切破壞類型 提高抗剪承載 力 使抗震性能得到顯著改善 通過對砌體墻剪切破壞機(jī)理和 FRP 加固作用的 分析 針對不同剪切破壞形態(tài)提出了受剪承載力的計算方法 并提出了幾種有 效的加固方式 翁大根 呂西林等 26 對在各種壓力下的墻片 在試驗(yàn)之前及試 驗(yàn)開裂以后分別用 GFRP 粘貼墻面和增加鋼筋網(wǎng)砂漿面層方法進(jìn)行了加固 然 后采用偽靜力加載方法 檢驗(yàn)其加固效果 試驗(yàn)證明了對于砂漿強(qiáng)度很低的砌 體 GFRP 加固能有效增強(qiáng)砌體整體抗震性 具有等效于提高砂漿強(qiáng)度的效果 對于到達(dá)極限承載力破壞后的墻片 GFRP 加固能使得墻片基本恢復(fù)到原有的 最大承載力 而鋼筋網(wǎng)砂漿面層加固能有效提高砌體的抗震能力 陳瑤艷 27 等 通過對 3 個粘貼普通玻璃纖維布加固多孔磚墻片試件在低周往復(fù)荷載下的試驗(yàn) 研究 探討了兩種 GFRP 布加固方式和有無初始裂縫對墻體抗震加固性能的影 響 同時 針對兩種加固方式分別建立了 GFRP 布加固墻體的抗剪極限承載力 計算方法 計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基本吻合 王紅霞 28 將短玻璃纖維摻在水泥砂 漿中以提高砌體的抗剪性能 并研究分析了其加固效果 從國內(nèi)研究現(xiàn)狀來看 大部分的內(nèi)容集中在 FRP 用于墻片加固后的抗震性 能的研究上 研究的結(jié)果都表明 這種加固方式能夠明顯提高墻體的平面內(nèi)抗 剪強(qiáng)度 增強(qiáng)整體性 改善結(jié)構(gòu)的延性 可見 FRP 對砌體的加固作用是明顯的 因此必將擁有廣闊的發(fā)展前景 1 4 本文的研究背景與意義 砌體結(jié)構(gòu)是我國及世界許多國家和地區(qū)一般及古舊建筑物大量存在的結(jié)構(gòu) 形式 砌體結(jié)構(gòu)由于其建筑材料的脆性性質(zhì) 抗剪 抗拉和抗彎的強(qiáng)度都很 低 結(jié)構(gòu)構(gòu)件間的連接也 較差 因此 其抗震能力較差 所以對于砌體結(jié)構(gòu) 抗震加固也是一個十分重要的課題 特別是一些具有歷史文化保護(hù)意義的古建 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 13 筑 由于當(dāng)時設(shè)計時抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)都比較低 又經(jīng)過幾十年的使用 對其進(jìn)行 有效的抗震加固和修復(fù)是一項(xiàng)十分重要的工作 噴射玻璃纖維增強(qiáng)聚合物 SGFRP 用于建筑物及構(gòu)筑物的補(bǔ)強(qiáng)加固 不 僅速度快 而且效果好 由于玻璃纖維聚合物的自重較輕 也不會額外增加構(gòu) 件本身的自重 對抗震加固也是非常有利的 對于因受地震災(zāi)害 復(fù)雜振動和 地基變形影響的低強(qiáng)度砌體結(jié)構(gòu)建筑物 最常見的破壞是墻體出現(xiàn)剪切裂縫或 向各個方向延伸的龜裂裂縫 對裂縫密集 受損嚴(yán)重的墻體可雙面整墻噴涂 GFRP 進(jìn)行抗震 抗剪加固 應(yīng)是一種有效的砌體結(jié)構(gòu)加固方法 1 5 本文的研究內(nèi)容 本文主要是從保護(hù)歷史古舊砌體結(jié)構(gòu)建筑出發(fā) 試圖通過試驗(yàn)研究及有限 元分析 對噴射玻璃纖維聚合物加固砌體結(jié)構(gòu)進(jìn)行一次較全面 系統(tǒng)的研究 為以后進(jìn)一步的理論研究和相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供一些重要的試驗(yàn)資料和理 論分析方法 本文完成的主要工作如下 1 試驗(yàn)研究 本次試驗(yàn)共制作了 5 片墻體 主要從加固層厚度 纖維長 度及加螺栓錨固這三個方面 比較了不同加固方案的加固效果 并對加固后墻 體的破壞形態(tài) 受力機(jī)理和極限承載力進(jìn)行分析 2 有限元分析 本文以試驗(yàn)為原型 采用 ANSYS 有限單元法對 5 片墻體 及加固層建立有限元模型 進(jìn)行加固前后墻體模型的非線性有限元計算分析 研究了其受力 變形及應(yīng)力分布等情況 總結(jié)噴射玻璃纖維聚合物抗剪加固砌 體結(jié)構(gòu)的加固效果 3 對上述工作進(jìn)行了較全面的總結(jié) 得出了一些有益結(jié)論 并提出了噴 射玻璃纖維聚合物加固砌體結(jié)構(gòu)需要進(jìn)一步研究的問題 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 第二章 噴射玻璃纖維聚合物加固砌體墻試驗(yàn)研究 2 1 噴射玻璃纖維聚合物加固砌體墻試驗(yàn)概況 2 1 1 試驗(yàn)?zāi)康?大量砌體結(jié)構(gòu)古舊建構(gòu)筑物由于年久失修而亟待修復(fù)加固 由于具有輕質(zhì) 高強(qiáng) 體積小 便于施工 對建筑原貌影響小等諸多優(yōu)點(diǎn) 噴射玻璃纖維聚合 物加固非常適合此類建筑物 本文針對這類建筑特點(diǎn) 選用低強(qiáng)度的材料制作 試件 以探討此方法加固該類砌體結(jié)構(gòu)的抗震效果 本此試驗(yàn)進(jìn)行 5 片墻體模 型 1 片對比試件 4 片 SGFRP 加固試件 的低周水平往復(fù)加載偽靜力抗震試 驗(yàn) 對比和總結(jié)不同玻璃纖維長度和噴射厚度以及錨釘加固方案的抗震加固效 果 分析了 SGFRP 和砌體墻片協(xié)同工作性能及影響因素 2 1 2 試件設(shè)計與制作 試驗(yàn)共制作 5 片磚砌體墻體 均為有構(gòu)造柱實(shí)心墻片 其高寬比為 0 74 墻體厚均為 240mm 試件詳細(xì)尺寸及配筋如圖 2 1 所示 圖 2 1 試件尺寸及配筋 試件尺寸 mm 試件制作時 墻體采用 MU15 蒸壓粉煤灰磚和設(shè)計標(biāo)號為 M2 5 混合砂漿 砌筑 頂梁及構(gòu)造柱混凝土的設(shè)計強(qiáng)度等級為 C20 砌筑時 對每片墻體的砂 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 15 漿取 2 組試塊 每組 3 塊 試驗(yàn)當(dāng)天測其強(qiáng)度 為了增強(qiáng)墻體底層磚與底梁之 間的粘結(jié) 防止試驗(yàn)時在底梁與墻體粘結(jié)處灰縫出現(xiàn)水平裂縫 并為 SGFRP 提供一定的錨固長度 底層灰縫用 1 3 水泥砂漿砌筑 砌筑前對底梁頂面進(jìn)行 鑿毛 對磚進(jìn)行了濕水 試驗(yàn)墻體及砂漿試塊在室內(nèi)自然條件下同期養(yǎng)護(hù) 2 1 3 試件加固方案與材料性能 本次試驗(yàn)加固所用的機(jī)械是河北冀州市宜豐噴涂機(jī)廠生產(chǎn)的短切噴射成型 機(jī) 見圖 2 2 圖 2 2 短切噴射成型機(jī) 圖 2 3 圖 2 6 為噴射所用樹脂 物理性能見表 2 1 纖維紗以及纖維布 表 2 1 196 樹脂技術(shù)指標(biāo) 外觀酸值粘度凝膠時間拉伸強(qiáng)度沖擊韌性 透明 淡黃 20 22Mgoh g 0 65 1 7 25 C Pa s 9 10 25 C min 60MPa7kT m2 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 16 圖 2 3 196 樹脂 圖 2 4 玻璃纖維布 圖 2 5 玻璃纖維紗 圖 2 6 短切后的纖維紗 表 2 2 試件編號與加固方案 模型試件編號加固方案 W 1未加固 對比試件 SW 2玻璃纖維長度 40mm 噴射厚度 4 0mm 雙面整噴 SW 3玻璃纖維長度 40mm 噴射厚度 7 0mm 雙面整噴 SW 4玻璃纖維長度 20mm 噴射厚度 7 0mm 雙面整噴 有構(gòu)造柱 無開洞墻 片 SW 5 玻璃纖維長度 40mm 噴射厚度 7 0mm 雙面整噴 且在墻體四周及中部加錨釘 試件編號及加固方案見表 2 2 由于墻體表面不是很平整 為了保證 SGFRP 的粘接質(zhì)量和施工的方便 在噴射前先用打磨機(jī)將墻體表面打磨平整 去掉表面疏松層 將浮灰清除干凈 然后在表面噴一層薄的素樹脂 指觸干燥 后 開始噴射 GFRP 進(jìn)行加固 其中噴射厚度為 4mm 的加固層中貼玻璃纖維 布一層 7mm 的貼布兩層 養(yǎng)護(hù)一周后 再按設(shè)計方案進(jìn)行打錨 其中 SW 5 的加錨示意圖見圖 2 7 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 圖 2 7 SW 5 錨釘位置示意圖 砌墻用蒸壓粉煤灰磚屬非燒結(jié)磚 其抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)試塊以同一塊磚的兩半 截長度不小于 100mm 磚按切斷口相反疊放 試驗(yàn)時加荷速度控制在 30 60kN S 直到試件破壞為止 試驗(yàn)在武漢理工大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行 磚強(qiáng) 度試驗(yàn)結(jié)果見表 2 3 表 2 3 磚抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 磚樣編號 試塊尺寸 mm 破壞荷載 kN 試驗(yàn)強(qiáng)度 MPa 磚抗壓強(qiáng)度 平均值 MPa 1 240 115 4922818 2 2 238 114 4822217 2 3 239 115 51251 220 8 4 238 114 49233 218 4 5 240 115 4925421 0 6 240 114 49240 420 3 19 3 砌筑砂漿為設(shè)計強(qiáng)度 M2 5 的水泥砂漿 采用 325 普通硅酸鹽水泥 中砂 拌制 砌筑的試件采用同一盤砂漿 同期制作 3 個立方體砂漿試塊 70 7mm 70 7mm 70 7mm 共兩組 測得的砂漿抗壓強(qiáng)度值如表 2 4 所示 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 表 2 4 砌筑砂漿抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果 砂漿試塊編號 破壞荷載 kN 試驗(yàn)強(qiáng)度 MPa 抗壓強(qiáng)度平均值 MPa 110 082 02 210 062 01 3112 20 412 42 48 513 82 76 6132 60 2 35 2 1 4 試件裝置與加載制度 1 試驗(yàn)裝置 試驗(yàn)中 將墻體試件簡化成底端固定且無轉(zhuǎn)動的矩形塊體 從頂梁頂面和 側(cè)面分別施加豎向荷載 恒載 和水平荷載 試驗(yàn)裝置及加載示意圖如圖 2 8 所示 2 試驗(yàn)加載制度 水平荷載的加載點(diǎn)距底梁頂面 1 4m 往復(fù)作動器前端的拉壓力傳感器和墻 體頂端中部的機(jī)電百分表分別連接到動態(tài)電阻應(yīng)變儀 經(jīng)動態(tài)電阻應(yīng)變儀再輸 1 反力架 2 支座反力橫梁 3 反力橫梁支架 4 可移動支座 5 往復(fù)作動器 6 荷載傳感器 7 試件 8 地梁 9 地錨螺栓 10 支座反力千斤頂 11 分配梁 12 油壓千斤頂 13 荷載傳感器 14 反力橫梁 15 往復(fù)作動器支架 圖 2 8 試驗(yàn)裝置示意圖與現(xiàn)場照片 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 出到 X Y 函數(shù)記錄儀 繪制試驗(yàn)過程中試件的滯回曲線 垂直荷載的數(shù)值通過 千斤頂上的壓力傳感器在電阻應(yīng)變儀上顯示 2 試驗(yàn)加載制度 按照 建筑抗震試驗(yàn)方法規(guī)程 JGJ101 96 29 的加載方法 試件按擬靜 力試驗(yàn)的加載程序采用荷載 變形雙控制加載方法 試驗(yàn)正式開始前 先對試 件進(jìn)行預(yù)加載測試各試驗(yàn)裝置的運(yùn)行狀態(tài)是否正常 預(yù)加載值取預(yù)估開裂荷載 值的 20 一切準(zhǔn)備工作就緒后開始正式加載 試件開裂前采用荷載控制按預(yù) 估分級加載 極差取預(yù)估極限荷載值的 10 接近開裂時加載適當(dāng)減小級差 試件開裂后采用變形控制 變形值取試件開裂時的位移 并以開裂位移為級差 進(jìn)行加載 本次試驗(yàn)中 墻體垂直荷載在試驗(yàn)前按 168kN 0 4Mpa 一次加足 試驗(yàn) 正式開始前 首先施加 15kN 20 Pcr 水平荷載進(jìn)行預(yù)加載 正式加載時 采用逐級加載方法 開裂前按荷載控制 每級按 20kN 遞增 每級循環(huán) 1 次 開裂后按位移控制 每級循環(huán)兩次 每級增加 1 墻體的開裂位移 達(dá)到 c 極限荷載后 繼續(xù)按位移控制 每級增加 2 直至墻體喪失承載能力 c 2 1 5 測點(diǎn)布置及測量內(nèi)容 圖 2 9 墻體位移測點(diǎn)及應(yīng)變測點(diǎn)布置圖 在墻體最上一皮磚中部布置電測位移計 機(jī)電百分表 經(jīng)動態(tài)電阻應(yīng)變 儀輸出到 X Y 函數(shù)記錄儀上 繪制試驗(yàn)加載全過程中各墻體試件的荷載 位移 滯回曲線 在墻體最上一皮磚端部布置水平方向位移計 同時測得墻頂最大位 移值 并在同一側(cè)底梁端部布置水平方向位移計 以消除試件整體平移的影響 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 20 同時 可由安裝在底梁兩側(cè)的豎向位移計測得墻體的轉(zhuǎn)動 在 SGFRP 加固層 上布置應(yīng)變片 以測得加固層應(yīng)變隨荷載增加的變化規(guī)律 以及加固墻片破壞 時玻璃纖維所達(dá)到的最大應(yīng)變值 墻體位移測點(diǎn)及應(yīng)變測點(diǎn)布置如圖 2 9 所示 試驗(yàn)加載過程中 記錄各級荷載下墻體各位移計讀數(shù)和電阻應(yīng)變儀讀數(shù)大 小 仔細(xì)觀察各級荷載下新裂縫的發(fā)生與老裂縫的發(fā)展情況 觀察和記錄墻體 加固層及錨釘?shù)钠茐男螒B(tài) 確定開裂荷載 開裂位移 峰值荷載 極限位移等 特征荷載值和變形值 加載過程中 隨時監(jiān)控豎向荷載值以保持其為恒載 如 發(fā)現(xiàn)豎向荷載有所卸載 應(yīng)立即補(bǔ)充至原設(shè)定值 2 2 試件破壞過程及破壞形態(tài) 1 試件試件 W 1 對比墻體 對比墻體 在水平荷載小于 150kN 前 卸載幾乎無殘余變形 荷載位移滯回曲線接近 直線 說明試件基本處于彈性階段 在荷載超過 150kN 后 曲線在卸載時開始 有一定的彎曲 卸載后有明顯的殘余變形 試件進(jìn)入彈塑性變形階段 至 P 200kN 表示推 表示拉 下同 時 磚墻中間部位從上往下數(shù)起第 4 7 9 皮磚間豎向灰縫同時開裂 形成三條約 0 15mm 寬豎直初裂縫 可以 認(rèn)為這一級荷載即開裂荷載 隨后 以開裂位移 1 2mm 控制加載 隨著荷載的增加 至墻體水平側(cè) c 移達(dá)到 1 表示以 1 倍的開裂位移為加載步長 右上角標(biāo) 1 表示第一次循 1 c 環(huán)加載 表示推 表示拉 下同 時 墻體左上及左下區(qū)域灰縫出現(xiàn)少許 裂縫 至 1時 墻體中間靠右從上往下數(shù)起第 8 到第 10 皮磚間出現(xiàn)數(shù)條斜 1 c 裂縫 且右端構(gòu)造柱中上部出現(xiàn)兩條橫向裂縫 在1過程中 上述裂縫持 2 c 續(xù)發(fā)展延伸 至 2時 滯回曲線荷載峰值已有所下降 左端構(gòu)造柱中部出 1 c 現(xiàn) 2 條裂縫 墻身中部區(qū)域裂縫分別向左上及右下延伸 形成了多條沿砂漿灰 縫的階梯狀剪切斜裂縫 之后在拉循環(huán) 2過程中 墻體開始掉灰 且發(fā)出 1 c 清脆的崩裂聲 在3過程中 曲線位移增加迅速 且中部裂縫貫通并繼續(xù) c 延伸 并迅速出現(xiàn)交叉斜裂縫 試件最后發(fā)生剪壓破壞 W 1 試件破壞后的裂 縫如圖 2 10 所示 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 2 試件試件 SW 2 玻璃纖維長度玻璃纖維長度 40mm 噴射厚度 噴射厚度 4 0mm 在加載初期 水平荷載小于 260kN 以前 P 滯回曲線線性較好 卸載幾 乎無殘余變形 說明試件基本處于彈性階段 隨著荷載的增加 加載過程中墻 體底部與地梁錨固處的加固層發(fā)出脆裂聲 曲線開始有一定的彎曲 卸載后有 明顯的殘余變形 試件進(jìn)入彈塑性變形階段 至 P 300kN 時 墻體在加載過 程中發(fā)出持續(xù)的脆裂響聲 墻身由于加固后無法直接觀察其裂縫 但可以由滯 回曲線可看出 試件位移明顯增大 可以認(rèn)為這一級荷載即開裂荷載 隨后 以開裂位移 0 9mm 控制加載 當(dāng)荷載增加至 1時 伴隨著 c 1 c 清脆的崩裂聲 受拉端構(gòu)造柱根部開裂 在拉循環(huán) 1中 墻體右側(cè)出現(xiàn)聲 1 c 響 2加載循環(huán)過程中 構(gòu)造柱上裂縫持續(xù)發(fā)展 至 3時 構(gòu)造柱上裂 c 1 c 縫擴(kuò)展達(dá) 7mm 至 4整個墻體再次發(fā)出明顯脆裂聲 墻體左下角與地梁及 1 c 構(gòu)造柱粘結(jié)處 FRP 加固層翹起 墻體多處原本清晰透明的加固層變?yōu)槿榘咨?由于 7最大荷載與 6持平 7最大荷載相對于 6略有降低 說 1 c 1 c 1 c 1 c 明已達(dá)到試件的極限荷載 下面的加載按 2控制 至 11時 構(gòu)造柱根部 c 1 c 被壓碎 墻體整體發(fā)生錯動 荷載迅速下降 試件破壞 而加固層除底部有脫 開外 中上部始終保持完好 加固層未出現(xiàn)裂縫 試件的主要破壞特征如圖 2 11 所示 圖 2 10 W 1 破壞時的裂縫分布 對比試 件 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 3 試件試件 SW 3 玻璃纖維長度玻璃纖維長度 40mm 噴射厚度 噴射厚度 7 0mm 在加荷初期 水平荷載小于 280kN 以前 P 滯回曲線線性較好 卸載幾 乎無殘余變形 說明試件基本處于彈性階段 隨著荷載的增加 加載過程中開 始出現(xiàn)脆裂聲 曲線開始有一定的彎曲 直至 P 300kN 時右下角加固層脫開 且局部表面發(fā)白 聲響較之前增大明顯 卸載后滯回曲線顯示殘余變形較大 認(rèn)為試件進(jìn)入彈塑性變形階段 由于加固層的存在導(dǎo)致墻身裂縫無法觀察 滯 回曲線顯示當(dāng)拉荷載增加到 290kN 的時候試件剛度出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折 遂以此時位 移為開裂位移 1 5mm 對后半段試驗(yàn)進(jìn)行加載控制 c 在1過程中 可以聽到明顯的脆裂剝離聲 且墻體與地梁相連處加固 1 c 層起鼓從兩邊向中間延伸 隨位移逐步增大 在 2時 左邊構(gòu)造柱底部出 1 c 現(xiàn)約 4cm 的裂縫 之后加載過程中聲響變得細(xì)微 墻體整體較加載前泛白 磚 塊棱角處變圓 在4時 試件位移迅速增大 原有裂縫繼續(xù)發(fā)展 最大荷 c 載上升至 454kN 構(gòu)造柱根部混凝土被壓碎 加固層下端脫膠翹起 在 5 時 最大荷載較 4降低 37kN 表明試件已接近破壞 且試件位移已達(dá) 1 c 1 c 到 X Y 函數(shù)記錄儀量程 之后取下位移計測其極限推荷載值 測得其極限荷 載在 480kN 以上 試驗(yàn)荷載傳感器量程為 480kN 試件破壞后部分特征如圖 圖 2 11 SW 2 破壞形態(tài) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 23 2 12 所示 4 試件試件 SW 4 玻璃纖維長度玻璃纖維長度 25mm 噴射厚度 噴射厚度 7 0mm 在加荷初期 水平荷載小于 260kN 以前 P 滯回曲線線性較好 卸載幾 乎無殘余變形 說明試件基本處于彈性階段 隨著荷載的增加 加載過程中開 始出現(xiàn)噼啪脆裂聲 加固層底部開始發(fā)白 至 P 300kN 過程中 曲線彎曲明 顯 并伴隨炸裂聲 卸載后殘余變形仍有 0 5mm 認(rèn)為試件進(jìn)入彈塑性變形階 段 以下的加載按開裂位移 1 2mm 控制 c 在 1過程中 墻體發(fā)出較大且連續(xù)的脆裂聲 墻體左下根部加固層開 1 c 始發(fā)白起鼓 1時情況類似 伴隨著炸裂聲