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玻璃纤维网增强复合砌体抗震性能试验研究与有限元分析

作　者: 程琪
导　师: 袁建伟
学　校: 长沙理工大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 纤维增强复合材料砌体墙加固 GFRP网抗震性能有限元分析
分类号: TU317
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

砌体结构在我国有着悠久的文化历史,至今仍广泛应用于各种建筑中。而砌体结构由于其砌筑材料脆性的特点,其抗弯,抗拉和抗剪强度都比较低,结构的抗震性能较差。并且,随着在役年限的增加和砌体抗震设防标准的提高,砌体结构的加固修复工作尤为重要和迫切。近年来,国内外土木工程领域兴起了新材料玻璃纤维增强塑料[GFRP]以其轻质高强、施工便捷、适用面广等优点为砌体结构加固所用。本文围绕通过粘贴GFRP片材加固砌体墙的抗震性能和荷载作用下的有限元分析开展了以下几个研究:1.对表面粘贴GFRP网加固及未加固的砖砌体进行了三组在水平低周往复荷载作用下的抗震性能对比试验研究,即不粘贴GFRP网,粘贴1层GFRP网,粘贴2层GFRP网。记录试件的破坏形态变化、位移数据及不同荷载作用下的强度数据,总结了粘贴不同层数的GFRP网对试件抗震性能不同程度的提高,并与未加固试件的实验结果进行比较。试验表明,采用GFRP加固后的墙片的开裂荷载、极限荷载、极限位移及延性等都有明显提高。2.运用有限元分析方法对试件进行了模拟分析。首先,对加固前后墙体进行建模和有限元计算;然后,就墙体开裂极限状态下的应力分布来对比试验值和有限元计算值。研究结果表明,GFRP网加固砌体在荷载作用下的破坏形式已经有脆性向延性发展,GFRP网加固能有效的提高砌体的抗震性能,在砌体结构领域具有广阔的发展前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-20
  1.1 国内外砌体结构的发展  9-12
    1.1.1 我国砌体结构的发展  9-11
    1.1.2 国外砌体结构的发展  11-12
  1.2 砌体结构的优缺点及其应用范围  12-14
    1.2.1 砌体结构的优缺点  12-13
    1.2.2 砌体结构的应用范围  13-14
  1.3 砌体结构加固补强方法  14-15
    1.3.1 引言  14
    1.3.2 砌体结构加固  14-15
  1.4 玻璃纤维聚合物加固技术  15-18
    1.4.1 GFRP 材料性能  15-16
    1.4.2 GFRP 加固技术在国外的研究与应用现状  16-17
    1.4.3 GFRP 加固技术在国内的研究与应用现状  17-18
  1.5 本课题研究内容及方法  18-20
第二章 GFRP 网加固砌体复合墙的实验研究  20-38
  2.1 GFRP 加固砌体墙的试验方案  20-25
    2.1.1 试件的设计与制作  20-23
    2.1.2 试验方法和试验步骤  23-24
    2.1.3 量测方案  24-25
  2.2 试验现象分析及比较  25-29
  2.3 砌体墙比较  29-37
    2.3.1 开裂荷载和极限荷载  29
    2.3.2 变形与延性  29-30
    2.3.3 滞回曲线  30-34
    2.3.4 P 一△骨架曲线  34
    2.3.5 试验墙体的刚度退化曲线  34-35
    2.3.6 GFRP 应变比较  35-37
  2.4 本章小结  37-38
第三章 GFRP 网加固砌体墙材料属性分析  38-45
  3.1 引言  38
  3.2 有限元模型  38-40
    3.2.1 力学模型的研究  38-39
    3.2.2 模型选择  39-40
  3.3 材料性质与相关参数设定  40
    3.3.1 砌体材料属性  40
    3.3.2 混凝土梁材料属性  40
    3.3.3 顶梁和底梁配筋属性  40
    3.3.4 GFRP 玻璃纤维网材料属性  40
  3.4 破坏准则  40-42
    3.4.1 砖墙本构关系及破坏准则  41-42
    3.4.2 混凝土梁本构关系及破坏准则  42
    3.4.3 梁钢筋本构关系及破坏准则  42
    3.4.4 GFRP 的本构关系及破坏准则  42
  3.5 收敛方法  42-43
  3.6 网格划分与边界条件  43-44
  3.7 本章小结  44-45
第四章 GFRP 网加固砌体墙的有限元分析  45-51
  4.1 有限元计算结果及分析  45-50
    4.1.1 未加固试件BM-1 有限元分析  45-46
    4.1.2 加固试件BM-4 有限元分析  46-48
    4.1.3 加固试件BM-6 有限元分析  48-50
  4.2 本章小结  50-51
结论与展望  51-53
  结论  51
  展望  51-53
参考文献  53-56
致谢  56

玻璃纤维网增强复合砌体抗震性能试验研究与有限元分析

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