钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙抗震性能试验研究

论文摘要

石结构建筑具有造价低廉、坚固耐久、美观大方等优点,为广大产石地区人们所青睐,是闽南村镇建筑的主要结构形式之一。由于石结构建筑的砌筑和构造特点,其整体性和抗震性能极差,而灰缝是石砌体墙抗震和抗剪性能的薄弱环节,因此有必要对石砌体墙的灰缝进行加固。本文提出钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固技术,开展了聚合物砂浆嵌缝加固石墙灰缝抗剪性能试验研究和钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙抗震性能试验研究。为研究聚合物砂浆嵌缝加固石墙的抗剪性能,以砌筑砂浆种类、砌筑砂浆强度、压应力水平为主要研究参数,进行了21片聚合物砂浆嵌缝加固石墙和13片干砌甩浆砌筑的对比石墙的直剪试验,研究采用聚合物砂浆嵌缝加固对石墙通缝抗剪承载能力的提高效果,分析不同砂浆强度、不同压应力水平下灰缝的破坏形态、抗剪强度和变形性能。试验结果表明:(1)加固试件和对比试件的灰缝受力过程均包括弹性阶段、裂缝发展阶段和摩擦耗能三个阶段,具有较好的耗能能力;(2)采用聚合物砂浆嵌缝加固,可以有效提高石砌体灰缝的抗剪承载能力和变形能力;(3)抗剪强度加固增强系数随压应力的增大而降低,随砌筑砂浆强度的提高而有所增大。在对试验数据回归分析的基础上,提出了聚合物砂浆嵌缝加固石墙灰缝抗剪强度计算公式,计算值与试验值吻合良好,可为实际工程借鉴参考。为研究钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙的抗震性能和滞回特性,进行1片干砌甩浆砌筑石墙的对比试件和6片采用不同嵌缝方式加固石墙的低周反复加载试验。以嵌缝方式和压应力水平为研究参数,对墙体的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、耗能能力以及变形性能进行分析。试验结果表明:(1)采用钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固能有效提高石墙的开裂荷载和极限荷载,提高幅度随加固量的增加而增大;(2)嵌缝钢筋能有效提高墙体的抗剪承载力,抑制墙体裂缝的发展,甚至改变墙体的破坏形态,但对墙体变形影响不大;(3)试验中各墙体试件的滞回曲线呈现饱满的梭形,体现出良好的耗能能力,在加载后期水平承载力下降缓慢;(4)提出的钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙的抗剪承载力计算公式具有一定的保证度,可供实际工程设计借鉴。最后,在拟静力试验的基础上,提出钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙的恢复力模型,建立三折线骨架曲线模型和考虑刚度退化的滞回规则。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究意义
• 1.2 研究概况
• 1.2.1 石砌体灰缝抗剪性能研究
• 1.2.2 石砌体墙抗震性能研究
• 1.2.3 石结构加固技术研究
• 1.2.4 课题组前期研究概述
• 1.3 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固技术的提出
• 1.4 本文拟开展的研究工作
• 第二章 聚合物砂浆嵌缝加固石墙灰缝抗剪性能试验研究
• 2.1 试件概况
• 2.1.1 试件设计和制作
• 2.1.2 试验加载
• 2.1.3 试验量测方案
• 2.2 试件破坏过程及特征
• 2.3 试验结果及分析
• 2.3.1 剪切应力—位移曲线分析
• 2.3.2 加固效果分析
• 2.3.3 灰缝饱满度计算
• 2.3.4 嵌缝加固机理分析
• 2.4 灰缝抗剪强度计算方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙抗震性能试验研究
• 3.1 试件概况
• 3.1.1 试件设计
• 3.1.2 试件制作
• 3.2 加载与量测
• 3.2.1 试验装置
• 3.2.2 加载制度
• 3.2.3 量测方案
• 3.3 试验加载过程及分析
• 3.3.1 石墙破坏过程和破坏形态
• 3.3.2 石墙破坏过程分析
• 3.4 嵌缝钢筋应变分析
• 3.5 石墙抗震性能分析
• 3.5.1 滞回特性分析
• 3.5.2 骨架曲线
• 3.5.3 刚度退化分析
• 3.5.4 强度衰减分析
• 3.5.5 延性分析
• 3.5.6 耗能性能分析
• 3.6 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙抗剪承载力计算
• 3.6.1 配筋砌体墙抗剪计算理论
• 3.6.2 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙力学模型
• m'>3.6.3 聚合物砂浆嵌缝加固后墙抗剪承载力V_m
• s'>3.6.4 嵌筋加固石墙中水平钢筋的抗剪承载力贡献V_s
• 3.6.5 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙抗剪承载力建议计算公式
• 3.7 本章小结
• 第四章 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙恢复力模型研究
• 4.1 恢复力模型的建立方法
• 4.2 砌体结构恢复力模型研究现状
• 4.3 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙恢复力模型建立
• 4.3.1 骨架曲线模型
• 4.3.2 骨架曲线特征点计算
• 4.3.3 加载和卸载刚度退化规律
• 4.3.4 滞回规则
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与建议
• 5.1 主要结论
• 5.1.1 聚合物砂浆嵌缝加固石墙通缝抗剪性能试验研究主要结论
• 5.1.2 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙抗震性能试验研究主要结论
• 5.1.3 钢筋—聚合物砂浆嵌缝加固石墙恢复力模型研究主要结论
• 5.2 问题和建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介