混凝土框架节点碳纤维布抗震加固新方法研究

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混凝土框架节点碳纤维布抗震加固新方法研究
对于钢筋混凝土框架节点的抗震加固, 国内外都做过不少研究 , 采用的加固方法有加大截面 、粘贴钢板 、外包型钢和外包碳纤维布等 。其中近十年来发展起来的外包碳纤维布加固方法, 由于施工简捷、材料强度高、耐久性好, 受到工程界的日益关注 。国内学者陆
洲导等[ 2]、余琼[ 3]、黄小奎等[ 4]、吴波等[ 5]、王步等[ 6]、彭亚萍等[ 7] 从不同角度对碳纤维布加固框架节点做了试验研究 , 研究成果表明外包碳纤维布加固能够显著改善节点的延性并且不同程度地提高极限承载力 。但是,到目前为止 ,我国还没有关于碳纤维布加固混凝土框架节点的技术规程, 特别是对于空间框架节点的加固方法尚在探索中 。因此 ,碳纤维加固框架节点的研究仍待进一步完善 。在水平荷载作用下 , 框架节点的破坏可能发生在三个部位:靠近节点的梁端 、靠近节点的柱端, 以及节点核心区。当破坏发生在其中一个部位后, 就不会再发生在其它两个部位[ 8] 。框架节点破坏的影响因素包括:①柱受弯承载力与梁受弯承载力之比(以下简称柱梁弯矩比 );②柱截面尺寸 (或节点区的混凝土体积 );③节点区剪应力;④梁纵筋在节点区内的锚固 ;⑤节点区内的箍筋 ;⑥节点区内的柱纵筋。
节点区剪应力高 、柱梁弯矩比小的节点 ,容易发生节点区的剪切破坏。本文只针对框架节点核心区没有配置箍筋并且发生剪切破坏的情况, 提出平面节点和空间节点的碳纤维布加固方法 。
1 试验设计
为了达到研究目的,试件设计应使试件在没有加固时破坏发生在节点核心区,而不在梁端或柱端,这样才能获得节点抗剪加固的效果。文献 [ 9] 提出, 柱梁弯矩比MR <1. 0时破坏将发生在靠近节点的柱端;MR >2. 5时破坏将发生在靠近节点的梁端;MR =1. 0 ～ 2. 5时破坏才可能发生在节点区。本文试件设计时使MR 约为 1. 4。
碳纤维布的特性是抗拉强度很高, 但既不能抗压 、抗剪 ,也不能直接提供刚度。如何才能充分利用碳纤维布的特性有效地约束节点区混凝土 , 是碳纤维布加固框架节点的关键。
平面框架节点可以直接在节点核心区粘贴碳纤维布进行加固 ,而空间框架节点核心区是无法直接粘贴碳纤维布加固的。因此, 平面框架节点的加固方法不适用于空间框架节点 ,两者的加固方法不能相同。
本文设计了 5个梁柱截面及配筋都相同的试件,其中 3个是平面节点, 2个是带直交短梁的假三维节点(用来模拟空间框架节点,试件的受力和约束都在同一平面内,但节点区的外形与空间框架节点相同)。所有试件的节点区都没有配置箍筋。试件的尺寸及配筋情况见图 1。
梁柱主筋采用 HRB335,箍筋采用 HRB235。每种钢筋均留取 3段试样, 在万能试验机上进行单调拉伸, 测量钢筋的屈服强度和极限强度,实测结果如表 1所示 。