配置CFRP网格筋的混凝土剪力墙抗剪性能研究

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混凝土剪力墙抗剪性能对其整体抗震性能有重要影响,合理采用新构造或新材料是提高混凝土剪力墙在地震作用下抗剪性能的有效措施。碳纤维复材网格是一种新型网格状高强材料,研究如何利用其高强特性及网格状构造以提高混凝土剪力墙抗剪性能具有重要意义。本文采用数值模拟、试验研究及理论分析相结合的方法,对配置CFRP网格筋混凝土剪力墙的抗剪性能开展了系统研究。基于已有试验数据建立了OpenSEES与ABAQUS两种有限元分析模型,并将数值模拟结果与试验结果进行了对比分析,确定了采用这两种软件进行数值模拟研究的可行性。在此基础上,采用OpenSEES和ABAQUS有限元分析软件分别在宏观与细部层面对配置CFRP网格筋混凝土剪力墙的抗剪性能进行数值模拟研究,分析了配筋形式、配筋率、剪跨比和轴压比等参数对抗剪性能的影响。模拟分析结果表明,剪力墙构件随着剪跨比的增大逐步由受剪破坏转变为弯剪破坏,承载力有所降低,但滞回曲线相对更加饱满且极限位移有所增加。轴向压力对混凝土剪力墙抗剪承载力在一定范围内有提升,当轴压比超过0.3时构件的抗剪承载力随之降低。在数值模拟分析结果的基础上确定试验方案,对6个混凝土剪力墙构件(包含1个钢筋混凝土构件,5个配置CFRP网格筋的混凝土构件)开展了低周往复加载试验,研究不同网格配筋率、网格筋布置形式及剪跨比对配置CFRP网格筋混凝土剪力墙抗剪性能的影响,并将试验结果与数值模拟分析结果作对比分析。试验及对比分析结果表明,本文提出的两种CFRP网格筋配置形式可行。在相同水平配筋率下,水平向配置CFRP网格筋的配置形式对混凝土剪力墙的抗剪性能提升效果更佳。当剪跨比较小时,配置CFRP网格筋混凝土剪力墙的破坏模式由水平配筋率与剪跨比共同控制。在桁架-拱模型的基础上考虑轴向压力的影响,建立了配置CFRP网格筋混凝土剪力墙抗剪承载力的分析模型与计算公式;在修正压力场理论的基础上将单元体力系平衡与宏观模型力学平衡间建立关联并编译了Matlab计算分析程序。分析结果表明,基于桁架-拱模型与修正压力场理论的计算值与试验值吻合良好且偏低于试验值,两种计算方法具备一定的安全度。
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