网状FRP增强砖砌体受力机理和性能的试验研究

The subject in the original masonry structure reinforced of fiber reinforced Polymer ( short for FRP) should be used to create a new brick structure, the applicant proposed a new form of masonry structure, the FRP material with reasonable combination of masonry structure, fully taking advantage of the properties of various materials. This project intended by test, and numerical simulation and theory analysis on FRP mesh reinforced brick masonry for research (including: Research on mechanism of FRP mesh reinforced brick masonry under axial compressive loading and research on mechanism of FRP mesh reinforced brick masonry wall), reveals FRP mesh reinforced masonry of mechanical behavior, and theory model and hosted force calculation method; recommendations FRP mesh reinforced masonry of constructed and the design method. Through this study, to solve the FRP mesh reinforced masonry basic theory problems and key technical problems and form design methods, so as to promote the application in engineering, promote the development of new materials and construction techniques, to broaden the application of masonry structures to provide reliable and effective technical means.

本课题在原来用于砌体结构加固的纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简写为FRP)应用于新建的砌体结构中，申请人提出了一种新的砌体结构应用形式，将FRP材料与砌体结构进行了合理组合，可充分发挥各种材料的性能优势。本项目拟通过试验、数值模拟和理论分析对网状FRP增强砖砌体构件进行研究（包括：网状FRP增强砖砌体轴压构件受力机理研究和网状FRP增强砖砌体墙片受力机理研究），揭示网状FRP增强砌体的力学行为、理论模型和承载力计算方法；建议网状FRP增强砌体构件的构造及设计方法。通过本项研究，解决网状FRP增强砌体基本理论问题和关键技术问题，形成设计方法，从而推动在工程中的应用，促进新材料应用和结构技术发展，为拓宽砌体结构应用前景提供可靠、有效的技术手段。

针对网状FRP增强砖砌体轴心受压性能和抗震性能进行了研究。研究结果可为网状FRP增强砖砌体的抗震性能研究提供理论参考。网状FRP增强砌体是指砌筑砌体过程中，在水平灰缝中铺设网状FRP层，使纤维与砂浆协同工作的结构。砖砌体在轴向压力作用下，砌体在产生纵向压缩，同时也要产生横向变形，网状FRP层横向受拉，由于纤维增强材料的弹性模量较高，纤维的存在在一定程度上限制了砂浆的侧向膨胀，砂浆层与块体之间的摩擦力和粘结力进一步阻止了砌体的侧向运动，改善砌体结构内部的应力状态，进而提高整个砌体结构的抗压强度、抗剪强度和整体稳定性。.开展了网状FRP增强砖砌体抗压性能的试验研究，研究了不同种类增强FRP材料(CFRP、BFRP、GFRP)、不同材料类型(FRP布条、FRP格栅)、不同配纤率、不同竖向配纤构造等情况。研究结果表明：网状CBF增强砌体构件，改变了构件的破坏模式和力学性能；显著提高了构件的承载力，改善了砌体构件的整体性。增强效果应与所采用的CBF布条的强度、砂浆强度、块体强度、配纤率和纤维层构造等因素有关；结合现有的网状配筋砌体计算公式，对试验数据进行了回归分析和有限元数值分析，给出了网状CBF增强砌体轴心受力计算公式。并通过数值扩展分析试验得到了网状FRP增强砖砌体最佳配纤率和竖向配纤构造。.开展了网状FRP增强砖砌体墙片抗剪性能的试验研究(抗剪强度试验研究)，研究了不同增强FRP材料(FRP布条和FRP格栅)、不同配纤率、不同配纤构造等情况。分析了网状FRP增强砖砌体墙片抗震性能。试验结果表明：CBF布条或CBF格栅增强砖砌体可以延缓墙体的开裂，约束墙体裂缝的发展，减小裂缝宽度，提高墙体的变形能力、耗能能力，且能够减缓构件的刚度退化。对于不同的增强方式，每层增强的墙体抗震性能要好于每两层增强的墙体，每两层增强的墙体的抗震性能好于每三层增强的墙体。