徐秀鳳

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

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基于性能的砌體結(jié)構(gòu)加固與修復(fù)研究

徐秀鳳

(中國地震局工程力學(xué)研究所, 哈爾濱150080)

我國現(xiàn)存著大量的未經(jīng)抗震設(shè)防或按老舊規(guī)范抗震設(shè)防的砌體建筑， 為了避免這些建筑在地震作用下的嚴重破壞， 需要對其進行加固。 近年來發(fā)生的汶川地震和蘆山地震中， 很多砌體結(jié)構(gòu)損傷嚴重， 但尚未倒塌， 這些砌體結(jié)構(gòu)是否可以修復(fù)， 如何修復(fù)， 修復(fù)后抗震性能有什么變化， 目前還沒有系統(tǒng)的研究可以借鑒。 本文在基于性能的地震工程框架下， 對砌體結(jié)構(gòu)進行抗震加固與震后修復(fù)， 并通過足尺結(jié)構(gòu)試驗評估其性能。 本文主要工作如下：

(1) 對某老舊砌體結(jié)構(gòu)采用后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)進行抗震加固， 并對加固后砌體結(jié)構(gòu)進行了雙向擬靜力試驗。 附加預(yù)應(yīng)力水平采用砌體結(jié)構(gòu)抗壓強度設(shè)計值的20%， 在提高承載力的同時避免剪壓破壞。 本文詳細介紹了后張預(yù)應(yīng)力加固二層砌體結(jié)構(gòu)模型的加固流程， 擬靜力試驗的加載和測量方案， 并對砌體結(jié)構(gòu)的損傷程度進行了分析和評估。

(2) 對采用后張預(yù)應(yīng)力技術(shù)加固的砌體結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬。 分別采用MSC.Marc和OpenSEES軟件建立了加固砌體結(jié)構(gòu)的精細化有限元模型和宏觀力學(xué)模型。 精細化有限元模型采用連續(xù)化方法和彈塑性損傷模型模擬砌體的破壞過程； 而宏觀力學(xué)模型采用剪切彈簧模擬墻片的宏觀力學(xué)行為， 通過分析50個后張預(yù)應(yīng)力加固砌體墻片的試驗數(shù)據(jù)， 回歸了加固墻片的開裂荷載計算公式。 通過精細化有限元模型和宏觀力學(xué)模型得到的滯回曲線與試驗曲線的對比可知， 這兩種建模方法與試驗吻合的較好， 可以為該種結(jié)構(gòu)的抗震性能研究提供一定的參考。

(3) 未加固砌體結(jié)構(gòu)擬靜力試驗。 預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)擬靜力試驗后結(jié)構(gòu)的第二層破壞較輕， 剛度損傷較小。 為了對比加固效果， 本文將第一層用鋼梁固定， 而將預(yù)應(yīng)力筋值調(diào)整為結(jié)構(gòu)第二層自重對第一層的壓應(yīng)力， 對第二層結(jié)構(gòu)進行加載， 模擬未加固結(jié)構(gòu)的首層力學(xué)性能。 通過對比可知， 預(yù)應(yīng)力加固可使結(jié)構(gòu)的峰值承載力提高至未加固結(jié)構(gòu)的2倍左右， 且結(jié)構(gòu)的耗能能力也大幅度增加。

(4) 基于性能的砌體結(jié)構(gòu)修復(fù)研究。 對上述試驗過后的損傷結(jié)構(gòu)進行損傷評估后， 綜合考慮費用、 工期和修復(fù)后承載力三方面的因素確定修復(fù)目標， 根據(jù)修復(fù)目標選擇增設(shè)構(gòu)造柱和水泥砂漿鋼筋網(wǎng)面層兩種加固方法對損傷結(jié)構(gòu)進行修復(fù)， 通過修復(fù)過程中對工期和費用的量化可知， 修復(fù)結(jié)構(gòu)與新建結(jié)構(gòu)相比可大大減少費用、 縮短工期。 通過修復(fù)結(jié)構(gòu)的擬靜力試驗可知， 修復(fù)結(jié)構(gòu)的峰值承載力分別是未加固結(jié)構(gòu)的2.84倍， 預(yù)應(yīng)力加固結(jié)構(gòu)的1.32倍， 滿足修復(fù)目標的要求。

關(guān)鍵詞砌體結(jié)構(gòu)； 后張預(yù)應(yīng)力加固； 擬靜力試驗； 宏觀力學(xué)模型； 水泥砂漿鋼筋網(wǎng)面層加固

(作者電子信箱， 徐秀鳳： xuxiufeng2014@126.com)

中圖分類號：TU364；

文獻標識碼：A；

doi:10.3969/j.issn.0235-4975.2016.04.012