碳纤维布加固足尺混凝土柱偏压试验研究及有限元分析

论文摘要

碳纤维材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,是一种理想的混凝土结构加固材料,利用碳纤维材料对混凝土结构进行加固是目前发展较为迅速的一种新兴加固方法。本文对碳纤维加固钢筋混凝土偏压柱进行了静载试验和理论分析,研究了加固后混凝土柱在不同偏心距荷载作用下的破坏特征和受力性能,对碳纤维布的应变、柱截面应变、侧向挠度以及极限承载力等进行了分析。研究结果表明,碳纤维加固后偏压柱的承载力和变形能力有了一定程度的提高,延性明显改善。本文根据以往的研究成果和试验数据提出了碳纤维加固钢筋混凝土偏压柱的承载力计算公式,为工程实践应用提供依据。采用ANSYS有限元分析程序对碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱进行全过程受力分析,为进一步了解其力学性能提供理论依据,以促进碳纤维加固技术在工程实践中的应用。最后对碳纤维加固混凝土结构存在的问题以及研究方向做了简要的探讨。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构加固方法简介
• 1.3 碳纤维加固方法简介
• 1.4 国内外研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 碳纤维布加固足尺混凝土柱偏压试验研究
• 2.1 引言
• 2.2 试件设计
• 2.3 试件制作
• 2.3.1 钢筋混凝土柱
• 2.3.2 粘贴碳纤维布
• 2.4 试验材料特性
• 2.4.1 钢筋与混凝土
• 2.4.2 碳纤维布
• 2.4.3 碳纤维布粘结剂
• 2.5 测量仪器设计
• 2.5.1 应变测量设计
• 2.5.2 位移测量设计
• 2.6 加载系统及数据采集系统
• 2.7 试验加载制度
• 2.8 试验结果与分析
• 2.8.1 混凝土柱破坏模式
• 2.8.2 试验柱荷载-跨中侧向挠度曲线
• 2.8.3 试验柱的极限承载力
• 2.8.4 碳纤维布的应变
• 2.8.5 纵向钢筋的应变
• 2.8.6 混凝土的应变
• 2.8.7 平截面假定的验证
• 2.9 本章小结
• 第3章 碳纤维布加固混凝土偏压柱正截面承载力计算
• 3.1 基本假定
• 3.2 破坏时正截面承载力的计算
• 3.3 计算结果与试验结果对比
• 3.4 本章小结
• 第4章 碳纤维布加固钢筋混凝土偏压柱有限元分析
• 4.1 有限元分析概述
• 4.2 ANSYS在有限元分析中的应用
• 4.2.1 ANSYS有限元软件简介
• 4.2.2 ANSYS在钢筋混凝土有限元分析中的应用
• 4.3 单元的选取
• 4.3.1 混凝土单元
• 4.3.2 钢筋单元
• 4.3.3 碳纤维布单元
• 4.4 混凝土破坏面模型的选择
• 4.5 设置实常数
• 4.6 材料的本构关系与网格划分
• 4.6.1 材料的本构关系
• 4.6.2 网格划分
• 4.7 加载、求解
• 4.8 ANSYS有限元计算结果分析
• 4.8.1 裂缝随荷载开展情况
• 4.8.2 极限承载力计算结果与试验结果比较
• 4.8.3 荷载-跨中挠度曲线比较
• 4.9 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 致谢