FRP格栅/ECC改良藏式毛石墙体的不规则构造表征参数与力学性能分析方法研究

The Tibetan style rubble wall is the main bearing component of the Tibetan style rubble dwellings which were located in the poor rural areas in western China. It has the long-existing defects of poor integrity, lower capability, insufficient durability, etc. The retrofit of the Tibetan style rubble walls has become an urgent problem to be solved. Based on the analysis of the limitations of existed retrofitting technologies, a new retrofitting technology (i.e FAE retrofitting technology) was raised in the project with the new materials of FRP grid and ECC for the Tibetan style rubble walls. Based on experimental study, the mechanical properties of FAE retrofitted Tibetan style rubble walls will be revealed under compression and shear respectively and the corresponding cracks initiation and propagation, deformation properties, failure modes, ultimate bearing capacities, etc of the specimens can be captured. With the aforementioned test results, the mechanical performance of FAE retrofitted Tibetan style rubble walls can be evaluated comprehensively. Meanwhile, by considering the irregular structural characteristics, some characterization parameters will be introduced and the influence mechanism of the parameters on the mechanical properties of the walls will be revealed. Besides, the correlation degrees between the proposed characterization parameters and the mechanical properties of the walls will be studied, and thus the expression of global characteristic coefficient and the parameterized mechanical performance analysis method of FAE retrofitted Tibetan style rubble walls can be constructed. The research results provide technical support and theoretical reference for retrofitting of the Tibetan style rubble walls.

藏式毛石墙体是我国西部贫困农村地区藏式毛石民居的主要受力构件，其长期存在整体性差、承载力低、耐久性不足等缺点，对于藏式毛石墙体的改良已成为迫切需要解决的问题。本项目针对大量新建或重建藏式毛石民居，在分析既有改良技术局限性的基础上提出基于新材料（FRP格栅与ECC）的藏式毛石墙体改良技术-FAE改良技术。拟通过模型试验揭示FAE改良藏式毛石墙体的受压、受剪力学性能演化规律，获得试件的裂缝萌生扩展规律、变形特征、破坏模式及极限承载力等，综合评价FAE改良藏式毛石墙体的力学性能。同时，考虑FAE改良藏式毛石墙体的不规则构造特征，引入表征参数，重点研究各参数对墙体力学性能的影响机理，探索不同荷载形式下各表征参数与墙体力学性能的关联程度，提出FAE改良藏式毛石墙体的整体构造特征系数表达式，建立FAE改良藏式毛石墙体的参数化力学性能分析方法。研究成果为藏式毛石墙体的改良升级提供技术支持与理论参考。

藏式毛石民居是我国西部经济欠发达农村地区的重要房屋结构形式之一，由基础、藏式毛石墙体、楼板、屋面等部分组成，其中藏式毛石墙体是整个房屋结构的主要受力部件，起到传递竖向荷载、抵抗水平作用并划分生活空间的作用。传统藏式毛石墙体通常由毛石、黄泥、木材等天然建筑材料砌筑而成。由于天然材料自身的缺陷，导致传统藏式毛石墙体存在整体性差、承载力低、耐久性不足等突出缺点。这些缺点给藏式毛石民居居住者带来巨大的安全隐患和经济风险。然而，受生活习惯、文化传承、宗教信仰、经济发展等因素的综合影响，当地居民对现存藏式毛石民居的建筑形式具有深厚的情感和依赖性。因此，如何在保留与传承藏式毛石墙体传统风貌的前提下有效提升其受力性能并弥补存在的抗震薄弱环节成为迫切需要解决的问题。.鉴于此，本项目针对大量新建或重建藏式毛石民居，在分析既有改良技术局限性的基础上提出基于新材料（FRP格栅与ECC）的藏式毛石墙体改良新技术。基于此开展了以下9方面研究工作：1）单丝纤维与砂浆基体界面的黏结性能研究；2）纤维在水泥砂浆基体中的分散性研究；3）ECC及FRP格栅增强ECC的制备及物理性能研究；4）FRP格栅增强ECC的轴向拉伸力学性能及本构关系模型研究；5）藏式毛石砌体的受压性能试验研究；6）基于PFC颗粒流的传统藏式毛石砌体数值模拟及参数分析；7）FRP格栅改良藏式毛石墙体抗压性能试验研究及破坏机理分析；8）藏式毛石墙体的表观图像分割及不规则表征参数研究；9）基于不规则表征参数的藏式毛石砌体抗压承载力理论分析。基于上述工作，重点研究了各参数对藏式毛石墙体力学性能的影响机理，探索了各表征参数与墙体力学性能的关联程度，提出了FAE改良藏式毛石墙体的整体构造特征系数表达式，建立了FAE改良藏式毛石墙体的参数化力学性能分析方法。研究成果为不规则石墙体的改良升级提供技术支持与理论参考，丰富砌体结构分析理论。