面外荷载作用下砖砌体典型单元弯、剪力学性能研究

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作为一种传统的结构形式,砖砌体结构以其造价低廉、建造快速而广泛用于住宅、办公楼、学校等多层建筑中。砖砌体是由砖和砂浆砌筑而成,由于二者之间粘结力较弱,决定了砖砌体结构抗弯、抗剪强度较低,延性较差,在地震力作用下砖砌体结构易发生面内剪切破坏和面外拱出破坏。面内剪切破坏一般不会使结构坍塌,而面外拱出破坏通常会引起墙体坍塌继而造成结构连续倒塌,带来更多人员伤亡和财产损失。本文基于砖砌体结构一顺一丁重复性砌筑的特点,选取由四块砖组成的砖砌体典型单元作为研究对象,对其在面外荷载作用下的弯、剪性能进行试验研究与数值模拟分析。论文研究工作及主要成果有:1.面外荷载作用下砖砌体典型单元抗弯性能试验。考虑砂浆强度的影响,对两组(每组3个)砖砌体试件进行三点加载的抗弯试验。试验结果表明,砖砌体典型单元面外弯曲破坏突然且极限荷载随砂浆强度提高而增大。2.面外荷载作用下砖砌体典型单元抗剪性能试验。分别考虑砂浆强度和竖向压力的影响,对9组(每组3个)砖砌体试件的典型单元施加面外水平均布荷载进行抗剪试验。试验结果表明,砂浆强度的提高或竖向压力的增大均可以延缓砌体的开裂、提高典型单元的极限荷载。3.应用声发射检测技术对典型单元面外剪切破坏的试验过程进行连续监测。对声发射检测到的幅度和能量计数信号参数的分布规律和强弱变化进行对比分析,实现了对结构的破坏位置的大致定位,对试件临近开裂和失效荷载起到预报作用。4.采用分离式有限元模型,应用LS-DYNA软件,对砖和砂浆分别选用非线性本构关系,二者之间接触面采用摩擦接触,建立了砖砌体典型单元在面外均布荷载作用下的非线性有限元模型。模拟了典型单元滑移拱出的破坏过程并绘制了力-位移曲线,其分析结果和试验结果吻合较好。通过上述对砖砌体典型单元在面外荷载作用下弯、剪力学性能的试验研究和理论分析,为砖砌体墙片在面外荷载作用下的受力性能及数值分析提供了弯、剪性能参数。
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