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钢箍加固砖石古塔砌体墙抗震性能试验研究

作　者: 乾勇
导　师: 李胜才; 袁建力
学　校: 扬州大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 钢篐加固 砖石古塔 拟静力试验 滞回曲线 抗剪承载力
分类号: TU364
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


由于古代建筑技术与材料的限制、风雨侵蚀及地震破坏,我国现存砖石古塔大都存在不同程度的损伤,需要进行加固修复,以便抵抗未来可能面临的地震作用。迄今为止,国内采用钢材加固古塔塔身的数量较多。然而,这种加固方式是否能够有效提高砖石古塔的抗震性能,以及加固体与古塔原结构的机理尚不清晰。有鉴于此,本文通过理论分析、数值模拟与试验,对钢箍加固砖石古塔的抗震性能开展了一下研究。(1)根据研究样本古塔构造,设计了4个1/8比例的不同构造与加固状况的单层砌体塔筒理论模型,将砌块与砂浆分离组合建立有限元分析模型,模拟在拟静力试验中的边界条件和加载方式,对单层砖砌筒体进行非线性有限元分析。数值模拟结果显示：与水平力平行的墙面呈剪切破坏形态,而与水平力垂直的墙面则呈弯曲破坏形态；钢箍在反复荷载交替作用下处于拉压交替受力状态。(2)模拟研究样本古塔构造与理论分析模型,按有无楼盖分组,分别研制了加固与否的实体缩尺墙筒模型,采用特制小砖块制作了4个1/8比例的试验模型。对4个试件分别进行了拟静力水平加载试验,研究了墙体在低周往复荷载作用下的抗震性能。试验结果表明,无楼板墙筒钢箍加固后其极限承载力对比未加固墙筒,在正向加载中提高了22.5%,在反向加载中提高了47.5%；有楼板墙筒钢箍加固后其极限承载力对比未加固墙筒,在正向加载中提高了13.2%,在反向加载中提高了31%。无论加固与否,有楼板墙筒较无楼板墙筒,l开裂荷载与极限荷载均提高明显。同时钢箍加固有楼板墙筒的延性系数比加固无楼板墙筒与未加固有楼板墙筒分别提高了约51.7%与100%。加固后滞回坏比未加固墙体更饱满,耗能能力增强。(3)基于往复水平荷载作用下不同工况下砌体墙模型的试验结果与理论分析成果,建立了钢箍加固砖石古塔砌体墙的抗剪承载力计算模型,拟合出钢箍加固砌体墙的抗剪承载力初步计算公式。钢箍加固单层砖砌体墙的试验与理论分析表明,钢箍对墙体的约束效应可以有效提高砖砌体墙筒的抗震性能。对于不同竖向压力墙体与不同预应力水平钢箍组合下加固墙体的抗震性能与规律尚需进一步探讨。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-16
  1.1 研究意义  10-11
  1.2 已有砖石古塔砌体墙的加固技术  11-12
  1.3 国内外钢材加固砌体结构技术研究现状  12-14
  1.4 主要研究内容与技术路线  14-15
  1.5 本章小结  15-16
2 钢箍加固砌体墙模型的理论分析与数值模拟  16-26
  2.1 水平力作用下砌体墙破坏特征  16
    2.1.1 未加固砌体墙  16
    2.1.2 钢材加固砌体墙  16
  2.2 钢箍加固砌体墙筒受力分析  16-18
  2.3 有限元概述  18-20
  2.4 材料本构关系及屈服准则  20-21
    2.4.1 材料本构关系  20-21
    2.4.2 屈服准则  21
  2.5 砌体墙的有限元建模研究  21-24
  2.6 有限元模型计算结果分析  24-25
  2.7 本章小结  25-26
3 钢箍加固砌体墙拟静力试验研究  26-52
  3.1 试验目的  26
  3.2 试件的设计和制作  26-29
    3.2.1 试件的设计  26-28
    3.2.2 试件的制作  28-29
  3.3 材料基本物理力学性能  29-31
    3.3.1 烧结普通砖  29-30
    3.3.2 砂浆  30-31
    3.3.3 钢箍  31
  3.4 试验方法和试验内容  31-33
    3.4.1 试验方法  31-32
    3.4.2 试验内容  32-33
  3.5 加载方案  33-34
    3.5.1 加载装置  33
    3.5.2 加载制度  33-34
  3.6 试件破坏形态与破坏机制分析  34-40
    3.6.1 试验结果  35-39
    3.6.2 试件破坏机制分析  39-40
  3.7 试件结果分析  40-49
    3.7.1 开裂荷载与极限荷载  40-41
    3.7.2 滞回曲线  41-43
    3.7.3 骨架曲线  43-44
    3.7.4 延性分析  44-45
    3.7.5 耗能能力  45-47
    3.7.6 刚度退化曲线  47-48
    3.7.7 钢筋应变分析  48-49
  3.8 有限元分析与试验结果比较分析  49-51
  3.9 本章小结  51-52
4 钢箍加固砌体墙抗剪承载力的计算  52-58
  4.1 抗剪承载力计算假定  52
  4.2 砌体墙抗剪承载力影响因素  52-54
  4.3 钢箍加固砌体墙的抗剪承载力计算公式  54-57
  4.4 计算值与试验值的比较  57
  4.5 本章小结  57-58
5 结论  58-60
  5.1 结论  58
  5.2 不足与展望  58-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表的学术论文  64-65

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 土、砖、石、竹、木结构 > 大型砖砌块结构及大型板壁（大板墙）结构
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