震损型钢混凝土柱加固后的恢复力模型研究

彭 胜,许成祥

(武汉科技大学城市建设学院，湖北 武汉，430065)

当楼房、桥梁、港口、飞机场等大型建筑遭遇地震、飓风、爆炸等极端荷载时，极易产生不可逆的灾害性损伤破坏，从而导致大量人员伤亡与经济损失[1]。而内置型钢或钢骨的钢-混组合结构抗倾覆倒塌能力较强，发生灾害性整体倒塌的可能性较小，灾后可采取有效手段对该类结构进行修复加固，使之具有再次防御大震、余震等灾变的能力[2]。目前，围绕震损加固型钢混凝土框架体系的研究主要包括现场模型试验、数值模拟以及抗剪承载力理论分析[3-11]，而专门针对震损型钢混凝土柱加固后的恢复力模型研究并不多见，如果直接采用钢-混组合结构体系的恢复力模型进行相关分析，所得结果往往离散性较强、规律模糊，无法直接指导工程实践，有鉴于此，本文设计并制作了型钢混凝土框架柱试验模型，通过对所制模型进行地震损伤模拟、外包钢套(enveloped steel jacket，ESJ)或炭纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer，CFRP)加固以及加固后的拟静力试验，分析探讨了震损柱经不同方法加固后的地震损伤演化规律并构建了其恢复力模型，以期为实际工程中该类结构的弹塑性反应分析提供一定的参考。

1 试验

1.1 试验材料与设计

表1 设计参数

表2 钢材力学性能

图1 柱截面几何尺寸及配钢设计(单位：mm)

1.2 试验结果

通过低周反复荷载试验所得不同试件荷载(P)-位移(Δ)骨架曲线的比较结果如图2所示。由图2(a)～图2(c)可见，在无损伤或中度震损的条件下，柱试件经ESJ加固后较CFRP加固柱试件的极限承载力更大，当震损程度为重度时，二者极限承载力相差不大。……