控制截面应变分析在钢板－砖砌体组合加固改造中的实验研究与应用

对控制点的应变分析可以定量地测量控制点应力随加载过程的变化。本次试验对试件KJ－2和试件KJ－3加固后的钢板底部贴应变片，主要为了测量钢板上应力的变化。由于试验的水平荷载较小，钢板上的应变变化幅度较小，横向贴的应变变化更小，故采用钢板的最下端位置（第一颗对拉螺栓下面）的四个应变片A3、A7和B3、B7来进行说明，粘贴位置见图14－15所示，应变随加载等级的变化关系曲线见图14－26所示。因试件KJ－2同样位置的应变变化性质与试件KJ－3相似，在此不再赘述。

试件KJ－3加载过程中并未出现钢板的整体性屈曲，4个应变片在整个试验过程都很好地工作。在正向加载初期（30kN以前），应变片A3、A7处钢板处于受压状态，其应变表现为直线负增长趋势；在正向加载大于30kN后，应变片A3、A7的应变反向增长趋于0；当大于50kN后，应变片A3、A7开始趋于正向增长。在正向加载初期，应变片B3、B7处于正向增大过程，在正向加载超过50kN后应变急速增长。同理，在负向加载过程中应变片B3、B7初期呈现负增长，当负向加载超过50kN后，其应变反向正向增长；应变片A3、A7在负向加载过程中一直呈现正增长，应变增长剧烈。

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图14－26　水平荷载与所选应变片的应变关系曲线图

对应变片A3、A7和B3、B7的应变观测不难看出一个现象：填充墙在加载初期（如试件KJ－3在30kN前）由于墙体裂缝发展并不严重，填充墙整体性较好，填充墙在受到木框架作用后表现出一侧墙体受压另一侧墙体受拉的弯曲效应，而加固用的钢板、水平钢筋有效地改善了墙体的整体性，填充墙弯曲作用更加明显。当水平外荷载加载到墙体剪切斜裂缝出现，填充墙的整体性降低，钢板－填充墙的弯曲作用减弱，墙体在裂缝之间的剪切滑移加大，受压处的钢板应变由受压负值变为受拉正值。这主要由于钢板与砌体之间在往复荷载作用下容易发生剥离，同时受到砌体的受压膨胀变形易产生局部屈曲所致。

本试验研究中的钢板应变均不大，试件KJ－3中钢板最大拉应变为屈服应变的48%，最大压应变仅为屈服应变的7%。即使如此，以正向加载为例，假定试件绕左侧柱发生转动，外贴钢板所提供的抵抗转动力矩能够很大程度抵抗水平推力产生的倾覆力矩。由此可见，外贴钢板对墙体的平面内抗侧能力贡献很大。