超高性能混凝土加固RC构件抗震性能分析

作     者：吕明阳 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾英杰

授予年度：2021年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：UHPC 钢筋混凝土柱 梁柱节点 框架结构 拟静力 时程分析 结构加固 

摘      要：随着国家发展和人民生活水平的提高,人们对建筑结构在各类作用尤其是地震作用下的安全度水平有了更高的需求。与此同时,现阶段诸多建筑也进入老龄化,按之前标准进行设计建造的房屋结构,设计标准低、材料老化并且损伤严重。现在迫切需要利用良好的建筑材料对既有建筑进行加固,满足工程需要。超高性能混凝土（UHPC）具有较高的抗压强度、优异的耐久性、良好的工作性能而引起工程界广泛关注。将其应用于框架结构加固是当前工程界在不断深入探索的领域。为研究超高性能混凝土加固钢筋混凝土构件的抗震性能,本文具体开展了如下工作:（1）采用ABAQUS实体单元和ABAQUS纤维梁单元分别对正截面压弯破坏型钢筋混凝土柱进行模拟,模拟结果表明后者对该构件的滞回性能模拟较好。在此基础上使用ABAQUS纤维梁单元对UHPC加固厚度、UHPC加固高度、轴压比进行参数分析,分析结果表明:在低、高轴压比下,UHPC加固该破坏类型构件的抗剪承载力有较大提高,UHPC加固效果良好。（2）采用ABAQUS实体单元和Open Sees纤维单元分别对弯剪破坏型钢筋混凝土柱、剪切破坏型钢筋混凝土柱的UHPC加固性能进行分析。对比两种软件在混凝土柱滞回分析中的适用性。分析结果表明:使用UHPC加固弯剪破坏类型混凝土柱、剪切破坏类型混凝土柱,抗剪承载力均有较大程度的提高,UHPC加固效果良好。（3）采用ABAQUS实体单元模拟钢筋混凝土梁柱节点,模拟得到的滞回抗剪承载力与试验符合较好。在此基础上,使用增大截面法对其加固,研究UHPC加固层厚度,轴压比的参数影响,分析表明:使用UHPC加固混凝土梁柱节点,梁端滞回抗剪承载力有较大提高;但实际轴压比由0.05增加到0.15,梁端滞回性能、钢筋和混凝土的应力应变状况变化不大。（4）采用ABAQUS纤维梁单元建立三层三跨混凝土框架进行拟静力模拟,与试验对照验证了模型的正确性。在此基础上建立UHPC加固六层三跨的一榀框架,研究不同地震作用下的基底剪力、楼层位移、层间位移角等力学响应。分析表明:采用纤维梁模型,忽略梁柱节点区的破坏,该模拟方式把握好了结构主要的受力行为,具有良好的计算精度;在罕遇地震、多遇地震下,UHPC加固框架底部四层可比未加固框架的最大层间位移角有较大程度地降低。