CFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土梁受弯性能研究

论文摘要

对建筑结构的加固与维修已成为国内外研究的热点问题。由于FRP材料具有轻质、高强、耐腐蚀和抗疲劳等优点,被广泛应用于土木结构的补强加固中。近年来,国外有研究人员提出“嵌入式’’加固新技术,即在构件需要加固部位的表面开槽,利用粘结剂将FRP筋或板条嵌入其中,达到提高构件抗弯或抗剪承载力的目的。这种加固方法具有良好的发展前景。本文在11根钢筋混凝土梁试验的基础上,选取粘结长度(粘结长度分别为1200mm、1600mm和2000mm)、二次受力(分别为加固前初加载至屈服荷载的30%和80%后进行加固以及加固前由屈服荷载的80%卸载至30%后再进行加固)、加固量(取弹性模量相同,直径分别为10mm及13mm的CFRP筋加固)、单双槽以及嵌槽位置(单槽加固梁于梁底中部加固、双槽加固梁的槽间距分别为槽边距的1、2倍)作为试验参数,对CFRP筋嵌入式加固钢筋混凝土梁的破坏形式、破坏机理、承载力及变形性等能进行了对比分析。试验研究表明：嵌入式加固CFRP筋对混凝土的承载能力、抗裂性能及刚度等均有明显提高。本文运用有限元分析软件ANSYS对试件进行了非线性有限元分析,对所有试件的荷载变形进行了模拟分析,计算结果与试验数据吻合较好。验证了模型建立的正确性,为以后的深入研究提供了依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 复合纤维材料FRP
• 1.2.1 FRP材料简介
• 1.2.2 FRP筋的种类及特点
• 1.2.3 FRP材料的应用
• 1.2.4 FRP材料的两种加固技术
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 复合纤维CFRP筋嵌入式加固混凝土梁受弯性能的试验研究
• 2.1 概述
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 材料性能
• 2.2.2 试件制作
• 2.2.3 试件加固补强方式
• 2.2.4 加载方案
• 2.2.5 测点布置
• 2.2.6 数据采集
• 2.2.7 加固方法
• 2.3 试验结果及分析
• 第3章 试验结果对比分析
• 3.1 不同粘结加固长度对受弯性能的影响
• 3.1.1 试验现象及破坏特征
• 3.1.2 荷载-挠度关系
• 3.1.3 荷载-CFRP筋应变关系
• 3.1.4 裂缝开展情况分析
• 3.2 二次受力对受弯性能的影响
• 3.2.1 试验现象及破坏特征
• 3.2.2 荷载-挠度关系
• 3.2.3 荷载-CFRP筋应变关系
• 3.2.4 裂缝开展情况分析
• 3.3 不同粘结加固量对受弯性能的影响
• 3.4 单双槽及嵌槽位置对受弯性能的影响
• 3.4.1 试验现象及破坏特征
• 3.4.2 荷载-挠度关系
• 第4章 嵌入式加固CFRP筋混凝土梁抗弯性能的非线性有限元分析
• 4.1 混凝土结构有限元分析理论概述
• 4.1.1 有限元分析模型
• 4.1.2 材料的本构关系
• 4.1.3 材料的强化模型
• 4.1.4 混凝土的裂缝模型
• 4.1.5 混凝土破坏准则
• 4.2 用ANSYS进行非线性有限元分析
• 4.2.1 基本假定
• 4.2.2 求解步骤
• 4.2.3 单元类型及材料属性
• 4.2.4 影响非线性计算收敛的因素
• 4.2.5 有限元模型
• 4.2.6 边界条件及加载
• 4.2.7 计算结果
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢