基于玄武岩纤维加固矩形柱低周反复荷载试验结果 ，利用 ANSYS育限元软件，对其进行 了低周 反复荷载作用下全过程的非线性有限元分析，所得的滞回曲线与试验值能较好的吻合，同时研究了玄武岩纤维粘 贴位置的不同对矩形柱抗震性能的影响。分析结果表明，利用玄武岩纤维加固 凝上挂自助于提高其抗震性能， 有限元软件能较好的分析玄武岩纤维加固钢筋混凝土矩形柱的抗震性能。 【关键词】 玄武岩纤维 ；钢筋混凝土 ；矩形柱 ；滞 回曲线 【中图分类号】 TU375．2 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)06—0080—04 近 年来 ，随着对 建筑 物 的安全 性 、适用 性 、耐久性 要求 的提高，人们 日益重视现有结构的维护和补强加固。仅就 加 固技术而言 ，采用纤 维增 强 复合 材料 对 钢筋混 凝土 结构 进行修复加 固的方 法具 有 较高 的强 度 ，较好 的耐 腐蚀 性能 和耐 久性 ，不增 加构 件 自重及体 积 ，适用 面广 和便 于施工 ， 而深得人们 的重视和推崇 。 国内开发 的玄武 岩纤 维增 强复 合 材料 ，与碳 纤维 材料 相 比 ，虽 然力学性 能略差 ，但其 市场 价格仅 为碳纤维 的 1／3 左右。而且玄武岩纤维材料具有更加优 良的延伸率 ，因此 它在工程方面的实 际应用 被许 多的工程技术人 员所关 注 。但是我 国对玄武岩纤 维在 土木 工程领域 的应用 研究 还处于起步阶段 ，其 中欧 阳煜 等对 玄武 岩纤 维加 固钢 筋混 凝土梁 、柱进行 了抗震性 能研究 ，了解 玄武岩 纤维 的加 固效 果。同济大学周运瑜、余江滔 ，对玄武岩纤维加固震损混凝 土框架节点 的抗 震性 能进 行 了试 验研 究 ，并对 加 固方案进 行 了优化 j。 目前 ，应用 玄武 岩纤 维 对 构 件 的 抗 震加 固研究 很 少 。 本文拟采用 ANSYS软件建 立钢筋 混凝 土矩形 柱 ，进 行非线 性有 限元 分析 ，得出构件加 固前与加 固后 的滞 回曲线 ，并 与 试 验结果 进行 比较 ，验 证 ANSYS软件进行 玄武岩 纤维 加固 混凝土柱抗震分析 的可 行性 ，并 对 玄武 岩纤 维加 固位置 对 其抗震性能的影响进行分析 。 1 钢 筋混凝土柱 抗震拟静力试验方案 本文 利用参考文献 [1]中的拟静力试 验进行建模 ，其拟 静力试验概况如下 ： 矩形柱拟静 力试验 中 ，共 制作 了 4个 钢筋混凝 土方柱 ， 分别为 1个标准柱 、2个 CFRP加 固柱及 1个连续 玄武岩纤 维加 固柱。方柱 的边 长为 360mm，总高 度为 1600mm，整个 试件 呈工 字形，底部 墩 子起 固定 作 用，柱 区段 长度 为 600mm，试 件 所 用 混 凝 土 立 方 体 抗 压 强 度平 均值 为 34．6MPa，纵筋为 14~25，屈服 强度 382．4MPa，箍 筋为 ‘p6@ 150，屈服强度 319．8MPa。 2 非线性有 限元模型 的建 立 ANSYS作为大型通 用有 限元 分析 软 件 ，能够 进行各 种 学科研究 ，已成为土木建筑 行业仿 真分析 的 主要 应用软 件。 本文采用 ANSYS软件，通过设置各种参数以及单元合理选 取 、网格划 分等 各种 因素 ，使分析结 果真 实反映 实际结 构 的 受力性能 。 本文依据上述 试验 ，对 两个钢 筋 混凝土 矩 形柱 进行 了 建模分析 ，其 中一组为未加 固柱 的 ，一组 为黏 贴玄武 岩纤 维 加 固柱 。 I图1矩形柱整体有限元模型 图2钢筋骨架模型 2．1 有 限元 模型单元 的选取 为 了能准确 的得 到钢筋 混凝 土矩 形柱 的 滞 回曲 线 ，本 文 拟采 用分离式模 型来模拟钢筋混凝土 。 (1) 混凝土采用 Solid65单元模 拟 。Solid65单元 有八 个节点，每个节点有三个 自由度，即 ，Y和 z方向。该单元 可模拟塑性变形及蠕变 ，混凝土破碎及开裂 。Solid65与 Sol— id45单元 (三维结 构实 体单元 )相似 ，但 是增 加 了描述 开裂 与压碎的性能 。 (2) 3D桁架 Link8单元有两个节点 ，每个 节点具有 三 个 自由度 ：沿 节点 坐标 系 、Y、 方 向的平动 。Link8单元用 途广泛 ，比如可 以模拟桁架 、缆索 、连 杆、弹簧等 。本 文用 来 模拟离散钢 筋。 (3) 玄武岩纤维布用 Shell41单 元进 行模 拟 。Shell41 单元是膜壳，平面内具有膜强度但平面外没有弯曲强度，正 好用来 模拟玄武岩纤 维布。因为玄武 岩纤 维布 和混凝 土之 间通过 树脂粘贴 ，具有 良好 的粘 结界 面 ，因此可 以不 必考虑 二者之 间 的错 动 ，让纤 维布 和 混凝 土之 间共 用节 点 ，位 移 协调。(4) 为 了避免 加载 中出现应 力集 中导致 矩形 柱局 部 开裂 ，文 中采取 了在矩形柱上部包裹钢 垫板 。钢 垫板用 Sol—

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