1 绪论 1
1.1 复合纤维材料及其特殊性能 1
1.2 复合纤维材料在结构工程中的应用 2
1.2.1 复合纤维材料加固既有结构 3
1.2.2 复合纤维材料增强新建结构 4
1.3 复合纤维材料在工程结构抗震中的研究与应用 6
1.3.1 复合纤维材料抗震加固技术 6
1.3.2 复合纤维筋混凝土构件抗震性能研究现状 8
2 CFRP材料性能测试 10
2.1 CFRP筋的受拉性能 10
2.2 CFRP筋的受压性能 12
2.3 CFRP布的受拉性能 13
2.4 测试小结 14
3 全CFRP筋混凝土柱的抗震性能 16
3.1 全CFRP筋混凝土柱拟静力加载试验 16
3.1.1 试件设计 16
3.1.2 加载与量测方案 19
3.1.3 试验结果分析 22
3.1.4 试验小结 34
3.2 全CFRP筋混凝土柱抗震性能指标分析 35
3.2.1 延性 35
3.2.2 刚度退化 37
3.2.3 耗能性能 38
3.2.4 改进综合性能指标 39
3.2.5 抗震性能指标分析小结 41
3.3 全CFRP筋混凝土柱骨架曲线有限元分析 42
3.3.1 有限元模型建立与求解 42
3.3.2 有限元分析结果检验 44
3.3.3 抗震性能参数分析 47
3.3.4 有限元分析小结 49
4 全CFRP筋高韧性水泥基复合材料柱的抗震性能 51
4.1 复合纤维筋高韧性水泥基复合材料构件研究现状 51
4.1.1 高韧性水泥基复合材料及其受力性能 51
4.1.2 高韧性水泥基复合材料混凝土构件的受力性能 53
4.1.3 复合纤维筋高韧性水泥基复合材料混凝土构件的受力性能 54
4.2 高韧性水泥基复合材料试配试验 55
4.2.1 原材料及制备方法 55
4.2.2 正交试验设计 56
4.2.3 高韧性水泥基复合材料抗压试验 57
4.2.4 高性能水泥基复合材料抗拉试验 62
4.2.5 最优配合比 67
4.2.6 材料试配试验小结 68
4.3 全CFRP筋高韧性水泥基复合材料柱拟静力加载试验 69
4.3.1 试件设计 69
4.3.2 加载与量测方案 71
4.3.3 试验结果分析 75
4.3.4 试验小结 84
4.4 全CFRP筋高韧性水泥基复合材料柱抗震性能指标分析 85
4.4.1 延性 85
4.4.2 刚度退化 87
4.4.3 耗能性能 89
4.4.4 改进综合性能指标 90
4.4.5 抗震受力特点分析 92
4.4.6 抗震性能指标分析小结 95
4.5 不同基体材料全CFRP筋柱抗震性能对比分析 96
4.5.1 受力工作特点 96
4.5.2 滞回曲线 97
4.5.3 骨架曲线 98
5 CFRP布加固震损CFRP筋混凝土柱的抗震性能 100
5.1 CFRP布加固震损CFRP筋混凝土柱拟静力加载试验 100
5.1.1 试件设计 100
5.1.2 模拟地震损伤控制 103
5.1.3 CFRP布加固方案 104
5.1.4 加载与量测方案 106
5.1.5 试验结果分析 109
5.1.6 试验小结 122
5.2 CFRP布加固震损CFRP筋混凝土柱抗震性能指标分析 123
5.2.1 延性 123
5.2.2 刚度退化 126
5.2.3 耗能性能 128
5.2.4 改进综合性能指标 129
5.2.5 抗震性能指标分析小结 131
5.3 CFRP布加固震损CFRP筋混凝土柱受力工作理论分析 132
5.3.1 破坏机理分析 132
5.3.2 CFRP布约束混凝土柱受力分析 133
5.3.3 正截面承载力分析 135
6 CFRP筋－钢筋混合配筋混凝土转换梁框支剪力墙的抗震性能 139
6.1 复合纤维筋应用于转换梁框支剪力墙的基本思考与研究现状 139
6.1.1 钢筋混凝土转换梁框支剪力墙的工程应用现状与困惑 139
6.1.2 混合配筋混凝土结构的基本思考 140
6.1.3 预应力FRP筋应用于混凝土转换梁框支剪力墙的必要性 141
6.1.4 混凝土转换梁框支剪力墙研究现状 141
6.2 拟静力加载试验方案 143
6.2.1 试件尺寸及配筋设计 143
6.2.2 试件制作与预应力施加 146
6.2.3 加载与量测方案 148
6.3 拟静力加载试验过程及结果分析 153
6.3.1 裂缝发展规律 153
6.3.2 破坏情况 160
6.3.3 筋材应变 164
6.3.4 特征荷载 175
6.3.5 承载力衰减 177
6.3.6 破坏机制 180
6.3.7 墙肢布置影响 181
6.3.8 试验小结 182
6.4 抗震性能指标分析 182
6.4.1 延性 182
6.4.2 刚度退化 183
6.4.3 滞回曲线 186
6.4.4 骨架曲线 188
6.4.5 抗震性能指标分析小结 189
6.5 恢复力模型构建 190
6.5.1 恢复力模型特性分析 190
6.5.2 恢复力模型验证 194
7 基于OpenSees的CFRP筋－钢筋混合配筋混凝土转换梁框支剪力墙抗震性能分析 196
7.1 OpenSees建模 196
7.1.1 OpenSees简介 196
7.1.2 单元类型的确定 196
7.1.3 材料本构关系的选取 197
7.1.4 数值模型的建立 203
7.2 基于OpenSees的钢筋混凝土转换梁框支剪力墙有限元分析 204
7.2.1 滞回特性对比及分析 204
7.2.2 延性对比及分析 206
7.2.3 残余位移对比及分析 207
7.2.4 耗能性能对比及分析 207
7.2.5 刚度退化对比及分析 208
7.2.6 有限元影响因素分析 209
7.3 OpenSees在CFRP筋混凝土转换梁框支剪力墙抗震分析中的应用 210
7.3.1 滞回曲线 211
7.3.2 受力特征 213
7.3.3 延性分析 214
7.3.4 刚度退化 215
7.3.5 耗能性能 216
7.3.6 误差分析 217
7.4 普通钢筋与配CFRP筋混凝土转换梁框支剪力墙抗震性能的对比分析 218
7.4.1 滞回特性对比 218
7.4.2 承载力对比 220
7.4.3 延性对比 220
7.4.4 刚度退化对比 221
7.4.5 耗能能力对比 222
7.4.6 对比分析小结 222
8 基于ABAQUS的CFRP筋－钢筋混合配筋混凝土转换梁框支剪力墙抗震性能分析 224
8.1 ABAQUS建模 224
8.1.1 ABAQUS简介 224
8.1.2 单元类型的选取 225
8.1.3 材料本构关系 225
8.1.4 数值模型的建立 230
8.2 基于ABAQUS有限元分析的过程及结果检验 233
8.2.1 裂缝发展规律 233
8.2.2 筋材应变 239
8.2.3 特征荷载 244
8.2.4 延性 245
8.2.5 滞回曲线 245
8.2.6 骨架曲线 247
8.3 墙肢布置影响的有限元分析 248
8.3.1 裂缝发展规律 248
8.3.2 特征荷载 252
8.3.3 滞回曲线 253
8.3.4 骨架曲线 254
8.4 有限元分析小结 255
8.4.1 误差分析 255
8.4.2 对比分析小结 255
9 复合纤维材料混凝土结构研究展望 257
9.1 未来研究领域 257
9.2 研究需求一览 260
参考文献 263