FRP加固砌體墻抗剪性能有限元分析

【摘要】本文對FRP加固砌體墻試驗進行有限元分析，分析值與試驗值吻合性較好，說明通過有限元分析加固前后墻體的受力性能是可行的。

【關鍵詞】FRP；加固

1、前言

我國目前還存在大量的歷史性砌體建筑物和古砌體建筑結構，這些寶貴古代文化遺產，代表著我國文明的發展歷史，很多都存在不同程度的老化和結構損傷現象，需要維修和加固。FRP，是對膠合后的連續纖維材料經過一定的加工工藝后而組成的復合材料，具有高強高效[1]，適用面廣，施工質量易保證，施工簡便、快捷等優良的技術特點，從以上技術優勢來看，開展FRP加固砌體結構技術的研究和應用，具有重要的工程應用價值和社會意義[2]。

2、試驗概況

本課題組共制作了5個磚墻試件，試件的尺寸為1600mm×1000mm×240mm，高寬比為1：1.6；粘土燒結普通磚采用MU10，混合砂漿采用M10，墻體上下均設有鋼筋混凝土橫梁與之相連；橫梁材料采用C20級混凝土。具體方案如表2.1所示。為了對比CFRP加固墻片和GFRP加固墻片對提高砌體墻片抗剪承載力和變形性能的影響，WDXG2還嘗試采用了不同的豎向荷載，除WDXG2試件水平反復加載前豎向加載40t，平均豎向壓壓力為1.04MPa外，其他所有試件水平反復加載前豎向加載60t，平均豎向壓壓力為1.56MPa。

3、有限元分析模型

圖3.1與圖3.2中列出了未加固墻體和各種加固形式下墻體的模型圖及相應的網格劃分圖。模型中，其中S為纖維布間距或纖維布到墻角的距離；L'為墻體對角線長度；n為墻體一面單向粘貼纖維布的條數；b為纖維布的寬度。

3.2 45°斜向加固砌體墻的有限元模型

在圖3.1與圖3.2的每個網格劃分圖中有1600個solid65單元，504個solid45單元，圖3.2中有712個she1141單元。

4、有限元計算分析結果

模型計算結果與試驗數據的對比見下表：

結論：

通過有限元計算與分析，本章得出以下結論：

1）有限元分析值與試驗值相差不大，吻合性較好，說明通過有限元分析加固前后墻體的受力性能是可行的。

2）與未加固的墻體相比，經過纖維布加固后的墻體，應力分布更加均勻，極限荷載有較大幅度提高，裂縫開展得到抑制，加固效果比較明顯。

FRP 復合材料 ，具有輕質、適用面廣、高強、抗疲勞、耐腐蝕、耐久性好和易加工等多種優點，因而具有非常廣闊的發展應用前景。

參考文獻：

[1]柳學花.纖維增強復合材料加固磚砌體抗震性能研究[D].西安：長安大學，2005.

[2]卓尚木，季直倉，卓昌志.鋼筋混凝土結構事故分析與加固.北京：中國建筑工業出版社，2000.

作者簡介：

鄭強，大連城建設計研究院有限公司，遼寧大連。