粘钢加固钢筋混凝土梁受力性能研究

论文摘要

随着建筑物使用年限的日益增长,越来越多的建筑物已超过或接近其设计使用年限。这些建筑存在着不同程度的安全隐患,需要重新对其安全性、可靠性和耐久性进行鉴定。当鉴定结果中有任何一项性能指标不满足规范要求时,就须对建筑物进行技术处理,处理方式之一是通过维修加固的方法使其满足承载能力极限状态或正常使用极限状态性能的要求。本文主要通过ANSYS有限元软件对粘钢加固钢筋混凝土梁从不同方面进行分析研究,对粘钢加固设计具有参考意义。本文主要进行以下工作：1、采用整体式模型对未粘钢板和粘贴不同宽度钢板的钢筋混凝土梁分别进行分析,利用ANSYS计算出来的结果,比较未粘贴钢板、粘贴宽度为50mm和150mm钢板三种情况下的最大应力和最大位移,得出粘钢加固对梁承载力的提高和位移的减小的贡献特征；2、通过对粘钢加固钢筋混凝土梁进行分离式分析,研究其在静力作用下钢筋和钢板的变形和内力以及梁粘钢前后裂缝发展状况,把分离式分析出的结果和规范计算值进行对比,观察它们之间的趋近程度；3、研究钢筋混凝土梁在粘钢加固前后的频率变化规律,观察各阶弯曲模态的变化特征；4、分析研究在地震作用下粘钢加固前后钢筋混凝土梁位移变化值、钢筋内力的变化情况及加固钢板在不同时刻的内力变化特征。研究结果表明,钢筋混凝土梁在粘钢加固情况下,其静力性能和动力性能都有明显的改善。通过整体式模型分析得出粘钢加固对钢筋混凝土梁的受力性能有明显的改善作用。在分离式模型中,静力分析可以清楚的反映出钢筋混凝土梁内部的受力状况,且与规范计算基本一致；在模态分析中,加固后钢筋混凝土梁的各阶频率都有不同程度的提高；在地震作用下,加固后钢筋混凝土梁的内力增大,变形减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 概述
• 1.1 引言
• 1.2 钢筋混凝土结构补强加固的现状和发展
• 1.3 现有的混凝土结构加固技术
• 1.4 粘贴钢板加固法的优点
• 1.5 粘钢加固法国内外研究现状
• 1.5.1 粘钢加固法国外研究现状
• 1.5.2 粘钢加固法国内研究现状
• 1.6 本文研究内容及研究思路
• 第2章 结构有限元理论
• 2.1 发展概况
• 2.2 基本原理
• 2.3 三维空间有限元分析基本过程
• 2.3.1 连续介质的离散化
• 2.3.2 选择位移插值函数
• 2.3.3 单元平衡方程
• 2.3.4 建立结构整体平衡方程
• 2.3.5 计算单元应力
• 2.4 粘钢加固钢筋混凝土结构有限元分析
• 2.4.1 有限元分析的意义
• 2.4.2 有限元分析的现状
• 2.5 ANSYS有限元软件介绍
• 2.6 ANSYS有限元软件特点
• 2.6.1 适用范围广泛
• 2.6.2 功能齐全
• 2.6.3 建模简便
• 2.6.4 结构开放
• 2.6.5 功能强大
• 2.6.6 算法先进
• 2.7 本章小结
• 第3章 粘贴钢板加固法要点
• 3.1 粘贴钢板加固的概述
• 3.1.1 基本概念
• 3.1.2 基本原理
• 3.1.3 加固方式及原理
• 3.1.4 基本要求
• 3.2 胶粘剂
• 3.3 施工方法
• 3.3.1 施工工艺流程
• 3.3.2 粘钢准备工作
• 3.3.4 涂胶技术要求
• 3.3.5 钢板粘合
• 3.4 施工质量检验
• 3.5 本章小结
• 第4章 粘钢加固钢筋混凝土梁整体式模型研究
• 4.1 概述
• 4.2 模型参数选择
• 4.2.1 有限元加固梁模型参数
• 4.2.2 有限元分析模型单元选择
• 4.2.3 有限元分析基本假定
• 4.3 受力过程模拟
• 4.3.1 模型的种类
• 4.3.2 加载方式
• 4.4 分析结果
• 4.4.1 位移变化特征
• 4.4.2 应力变化特征
• 4.5 本章小结
• 第5章 粘钢加固钢筋混凝土梁分离式模型研究
• 5.1 概述
• 5.1.1 分离式粘钢加固钢筋混凝土梁的特点
• 5.1.2 分离式粘钢加固钢筋混凝土梁模型
• 5.2 模型参数及单元简介
• 5.2.1 混凝土钢筋材料本构关系
• 5.2.2 混凝土、钢筋和钢板单元模型选择
• 5.2.3 粘钢加固模型尺寸及材料属性
• 5.3 有限元分析的过程
• 5.3.1 非线性有限元的求解方法
• 5.3.2 静力分析
• 5.3.3 模态分析
• 5.3.4 地震作用分析
• 5.4 分析结果
• 5.4.1 静力作用下结构的性能
• 5.4.2 结构的模态变化
• 5.4.3 地震作用下结构的反应
• 5.5 与文献规范值的比较
• 5.6 本章小结
• 结论与展望
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录