1、文章编号：1000-4750(2023)Suppl-0158-09打包带加固砖砌体弯曲抗拉性能研究赵文洋，周强，杨凌宇，宋固全(南昌大学工程建设学院，江西，南昌330031)摘要：为研究打包带加固对砖砌体抗弯性能的增强效果，对 216 个砖砌体试件开展了弯曲抗拉试验，并结合数值模拟，探究了不同强度的砌筑砂浆和抹面砂浆，以及不同网格尺寸的打包带网对砖砌体抗弯能力的影响。结果表明：砌筑砂浆强度对砖砌体的抗弯峰值荷载影响最大，与 M1 强度相比，当砌筑砂浆强度增为 M2.5、M5、M7.5 和 M10 时，沿通缝截面砖砌体的抗弯峰值荷载增幅依次为 15.87%、31.11%、37.60%和 44.4
2、5%，沿齿缝截面砖砌体的增幅依次为 28.95%、46.16%、55.19%和 56.76%；抹面砂浆的强度对抗弯峰值荷载影响较小，其主要作用在于增强打包带网与砖砌体表面的粘结，高强度的抹面砂浆与打包带共同作用能够有效提高砖砌体的抗变形能力；打包带网格尺寸主要影响的是砖砌体破坏之后的荷载回升幅度，与 12.5cm 网格尺寸相比，当网格尺寸减小为 7.5cm 和 5cm 时，沿通缝截面砖砌体的荷载回升峰值增幅可达 63.42%和 130.38%，沿齿缝截面砖砌体的增幅可达 73.29%和 127.66%。打包带加固可为砌体结构，特别是村镇砌体结构的抗震加固工程提供参考。关键词：打包带加固；砖砌体
3、；弯曲抗拉试验；有限元模拟；参数化分析中图分类号：TU364文献标志码：Adoi:10.6052/j.issn.1000-4750.2022.06.S027STUDYONBENDINGTENSILEPERFORMANCEOFBRICKMASONRYREINFORCEDWITHPP-BANDZHAOWen-yang,ZHOUQiang,YANGLing-yu,SONGGu-quan(SchoolofInfrastructureEngineering,NanchangUniversity,Nanchang,Jiangxi330031,China)Abstract:Inordertostudythe
4、enhancementeffectofpolypropyleneband(PP-band)onthebendingperformanceofbrickmasonry,thebendingtensiletestwascarriedouton216brickmasonryspecimens.Combinedwithnumericalsimulation,theinfluencesofmasonrymortarstrength,coatingmortarstrengthandPP-bandmeshwithdifferent mesh sizes on the bending performance
5、of brick masonry were studied.The results show that thestrengthofmasonrymortarhasthegreatestinfluenceonthepeakbendingloadofbrickmasonry.ComparedwithM1strength,whenthestrengthofmasonrymortarincreasestoM2.5,M5,M7.5andM10,thecorrespondingpeakbending load amplification of continuous section brick masonr
6、y is 15.87%,31.11%,37.60%and 44.45%,respectively,and that of the dentiform section brick masonry is 28.95%,46.16%,55.19%and 56.76%,respectively.Thestrengthofcoatingmortarhaslittleinfluenceonthepeakbendingload,anditsmainfunctionistoenhancethebondbetweenPP-bandandbrickmasonrysurface.Thejointactionofhi
7、gh-strengthcoatingmortarandPP-bandcaneffectivelyimprovethedeformationresistanceabilityofbrickmasonry.ThesizeofPP-bandmeshmainlyaffectstheamplitudeofloadrecoveryafterthefractureofbrickmasonry.Comparedwiththemeshsizeof12.5cm,whenthemeshsizeisreducedto7.5cmand5cm,theamplificationofloadrecoverypeakvalue
8、ofcontinuoussectionbrickmasonrycanreach63.42%and130.38%,andthatofthedentiformsectionbrickmasonrycanreach73.29%and127.66%.ThePP-bandreinforcementmethodcanprovidereferenceforseismicreinforcementofmasonrystructures,especiallyinruralareas.Keywords:PP-bandreinforcement;brickmasonry;bendingtensiletest;fin
9、iteelementsimulation;parametricanalysis收稿日期：2022-06-16；修改日期：2022-12-07基金项目：国家自然科学基金项目(51968047，51608249)；江西省重点研发计划项目(20161BBG70058)通讯作者：周强(1983)，男，江西人，副教授，博士，主要从事结构抗震及灾场仿真研究(E-mail:).作者简介：赵文洋(1996)，男，江西人，博士生，主要从事砌体加固研究(E-mail:);杨凌宇(1995)，男，江西人，硕士，主要从事砌体加固研究(E-mail:);宋固全(1964)，男，安徽人，教授，博士，博导，主要从事工程力学
10、及防灾研究(E-mail:).第40卷增刊Vol.40Suppl工程力学2023 年 6月June2023ENGINEERINGMECHANICS158砌体结构是当今世界上使用最为广泛的建筑结构形式之一1，近年来的多次地震灾害均表明砌体结构容易在地震作用下发生破坏24。按照地震作用在水平构件间的按刚度分配原则，砌体墙的面外刚度要远小于面内刚度，当墙体垂直于地震作用方向时，墙体容易出现面外弯曲造成的受拉通缝5，进而影响结构的抗震安全性。因此，考虑增强砖砌体的抗弯能力十分重要。关于如何提高砖砌体抗弯能力的问题，目前已有学者开展了相关研究，常见的加固方法主要有碳纤维布加固、钢筋网水泥砂浆面层加固以及
11、土工布加固等68，这些加固方法虽然在一定程度上能够改善砖砌体的抗弯能力，但这些方法涉及到的材料成本偏高且施工工艺相对复杂，同时我国的砌体结构通常位于经济技术条件相对落后的村镇地区，这些加固方法的应用存在一定的局限性。打包带作为一种抗拉性能较强且价格低廉的材料，近年来已有国内外学者对打包带网加固的砌体结构开展了系列研究912，结果表明：打包带网能够有效提高砌体墙开裂后的整体性，防止墙体的平面外倒塌。但目前关于打包带加固对砖砌体抗弯性能的影响研究较少，仅有 SATHIPARAN等13对打包带加固的砖砌墙片进行了平面外抗弯试验研究，且试验并未考虑砂浆强度和打包带网格间距对试件抗弯能力的影响效果。为此
12、，制作了 108 个沿通缝截面以及 108 个沿齿缝截面砖砌体试件进行弯曲抗拉试验，并通过 ABAQUS 软件开展了数值模拟研究，探究了不同强度的砌筑砂浆、抹面砂浆以及不同网格尺寸的打包带网对试件抗弯性能的影响，明确了各类因素的影响规律。1试验设计1.1试件制作根据砌体基本力学性能试验方法标准(GB/T501292011)14中的相关要求，砖砌体弯曲抗拉试验的试件包括沿通缝截面试件和沿齿缝截面试件。试件的截面高度和宽度均为 240mm，两类试件的跨度要求不小于 720mm 和 1000mm，最终确定两类试件的总长度分别为 800mm 和 1080mm，试件砌块类型均为 MU10 烧结普通砖。为
13、使打包带网更紧密地贴合于砖砌体表面，在试件的灰缝处预留有外伸的细铁丝以便打包带网的固定。打包带网格节点采用超声波点焊机进行焊接，打包带网制作完成后将其包裹于试件表面，打包带网的交错搭接处采用打包带扣进行固定。打包带网加固完成后在试件的两个受载面上涂抹水泥砂浆，抹面厚度为 15mm。制作完成后的试件在室温条件下浇水养护 28d 后进行试验，试件制作过程如图 1 所示。为减少砌体材料的离散性对试验结果的影响，各工况均设计了多个试件，试验结果取各工况下符合纯弯曲段破坏特征的试件数据平均值进行分析，试件具体工况及数量如表 1 所示。(a)节点焊接(b)打包带网(c)打包带扣固定(d)水泥砂浆抹面图1试
14、件制作过程Fig.1Processofspecimenmaking表1试件设计参数Table1Designparameterofspecimen砌筑砂浆强度抹面砂浆强度加固方式试件个数/个M1M5未加固310cm网格加固65cm网格加固9M10未加固310cm网格加固65cm网格加固9M2.5M5未加固310cm网格加固65cm网格加固9M10未加固310cm网格加固65cm网格加固9M5M5未加固310cm网格加固65cm网格加固9M10未加固310cm网格加固65cm网格加固91.2材性试验根据塑料拉伸性能的测定第 3 部分：薄膜和工程力学159薄片的试验条件(GB/T1040.32006
15、)15中的有关要求，对试验所用打包带进行了力学性能测试，结果见表 2。按照砌墙砖试验方法(GB/T25422012)16，从试验用砖中随机挑选了10 个样本进行测试，所得抗压强度平均值为 10.46MPa。根据建筑砂浆基本性能试验方法标准(JGJ/T702009)17中的相关规定，利用砖砌体所用砂浆制作了标准砂浆立方体抗压试件，室温条件下养护后测得的抗压强度平均值见表 3。表2打包带力学性能Table2MechanicalpropertiesofPP-band极限荷载/N极限应变极限应力/MPa1180.990.1166.57表3砂浆抗压强度平均值Table3Averagecompressiv
16、estrengthofmortar砂浆类型强度均值/MPaM1砌筑砂浆1.42M2.5砌筑砂浆3.13M5砌筑砂浆5.26M5抹面砂浆4.91M10抹面砂浆8.451.3试件加载根据砌体基本力学性能试验方法标准(GB/T501292011)14中的相关要求，选用简支梁三分点集中加载的方式进行试验。采用匀速连续加载的方法进行加载，试件在加载 3min5min 之内破坏。试件所受荷载由安装在液压千斤顶端部的压力传感器测得，跨中挠度由安装在磁性支座上的位移计测得。加载装置简图见图 2 所示。压力传感器位移计液压千斤顶图2加载装置简图Fig.2Schematicdiagramofloadingdevice2试验结果分析2.1沿通缝截面试件试验结果分析2.1.1沿通缝截面试件破坏形态沿通缝截面无加固试件在加载至峰值荷载之前无明显试验现象，达到峰值荷载时试件的破坏十分突然且伴有一声巨响。打包带加固试件沿跨中灰缝断裂，随着加载的继续进行，裂缝下端宽度逐渐增加，打包带开始受拉并发出噼啪的声响，试件典型破坏特征如图 3 所示。(a)无加固试件(b)破坏截面(c)10 cm网格加固试件破坏(d)破坏截面(
