预应力FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能的有限元分析

论文摘要

预应力纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,以下简称FRP)加固钢筋混凝土柱是近几年刚刚兴起的一种新型加固方法。这种加固方法中,由于FRP对核心混凝土提供主动约束,从而取得良好的加固效果,因此越来越受到结构师的青睐。本文首先在大量查阅国内外文献的基础上,归纳说明预应力FRP加固修补混凝土柱的主要技术特点,同时扼要介绍了其在国内外的发展背景和工程应用及研究现状,在此基础上分析了预应力FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能需要研究的问题。进而,在分析总结现有的FRP约束混凝土柱理论的基础上,考虑FRP提供的主动约束应力的影响,提出了预应力FRP约束钢筋混凝土柱的应力应变曲线。在此基础上,利用有限元分析软件ANSYS对FRP加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验进行了模拟,提出了分析同类问题的成熟的有限元算法;进行了预应力FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能的有限元模拟,以不同预应力度为变参数计算分析了预应力FRP加固钢筋混凝土柱的抗震性能,分析了预应力FRP加固钢筋混凝土柱的破坏机理。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 FRP的材料特性
• 1.1.2 FRP加固技术的发展概况
• 1.1.3 FRP加固混凝土墩柱的技术特点
• 1.1.4 FRP加固混凝土柱的研究现状
• 1.2 国内外FRP加固混凝土柱的抗震性能研究
• 1.2.1 国外FRP加固混凝土柱的抗震性能研究
• 1.2.2 国内FRP加固混凝土柱的抗震性能研究
• 1.3 预应力FRP加固混凝土柱的抗震性能研究
• 1.4 本课题研究的目的和内容
• 2 预应力FRP约束混凝土矩形柱的本构模型
• 2.1 FRP约束混凝土矩形柱抗压强度模型
• 2.2 FRP约束矩形混凝土柱本构模型
• 2.3 预应力FRP约束矩形混凝土柱本构模型
• 2.4 本章小结
• 3 基于ANSYS的FRP加固钢筋混凝土柱的抗震性能模拟
• 3.1 有限元分析概述
• 3.2 ANSYS软件简介
• 3.2.1 ANSYS分析过程
• 3.2.2 ANSYS非线性分析
• 3.3 有限元分析模型的建立
• 3.3.1 算例介绍
• 3.3.2 ANSYS中混凝土非线性材料的实现
• 3.3.3 单元类型的选择
• 3.3.4 材料参数的确定
• 3.3.5 有限元模型的建立和网格划分
• 3.3.6 加载与求解
• 3.3.7 有限元分析结果
• 3.4 本章小结
• 4 基于ANSYS的预应力FRP加固混凝土柱抗震性能模拟
• 4.1 预应力施加
• 4.1.1 试验研究施加预应力方法
• 4.1.2 有限元模型对FRP施加预应力
• 4.2 加载与求解
• 4.3 有限元结果分析
• 4.3.1 预应力度为10%时有限元结果图像
• 4.3.2 预应力度为16%时有限元结果图像
• 4.3.3 滞回曲线
• 4.3.4 耗能能力
• 4.3.5 位移延性
• 4.3.6 骨架曲线
• 4.3.7 刚度退化性能
• 4.3.8 裂缝发展分析
• 4.3.9 破坏机理分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文的主要研究结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集