论文题目: “放”“阻”结合的复合钢筋混凝土新结构的力学原理与实验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 工程力学
作者: 车承志
导师: 易志坚
关键词: 复合钢筋混凝土梁,阻裂增强层,有限元,界面
文献来源: 重庆交通学院
发表年度: 2005
论文摘要: 本文简要总结了传统钢筋混凝土结构的优缺点,介绍了FRP片材应用于钢筋混凝土结构的发展历史和研究现状。在课题组前期研究的基础上,本文基于断裂力学基本原理归纳了GFRP复合钢筋混凝土梁用到的三个力学机理,并对新结构的界面问题进行了简单分析。应用有限元方法建立复合钢筋混凝土新结构的简化模型,为复合梁提供了一个新的分析方法。本文为了更深入了解复合钢筋混凝土新结构的力学性能,开拓工程应用的前景,对尺寸为(4000mm×180mm×450mm)的复合钢筋混凝土新结构构件进行了抗弯试验,进一步验证复合钢筋混凝土新结构的优良的力学性能,并在此基础上对“放”与“阻”相结合结构设计思想进行试验研究。实验结果表明:复合钢筋混凝土新结构能够发挥各种材料的各自特点,承载力较普通钢筋混凝土受弯构件大大提高,使受弯构件中的裂缝得到了极大改善,开裂后的刚度显著改善。对“放”与“阻”相结合的结构设计思想进行试验研究,研究结果表明:新结构的极限承载力提高;新结构的刚度增大,由于采取了裂缝封闭技术,其整体刚度将得到提高,从而提高在挠度控制标准下的使用性能;新结构的抗裂性能提高,表现为同等荷载水平下的裂纹宽度要小;新结构的老裂纹在裂纹封闭后,基本不发展。并推导了体现“放”与“阻”相结合结构设计思想的新结构的极限承载能力计算公式。本文得到国家自然科学基金项目“基于断裂力学原理的钢筋混凝土复合新结构设计理论研究”和重庆市教委科技项目“基于破坏力学原理的桥梁损伤机理与维护加固技术”的资助。
论文目录:
ABSTRACT
摘要
第一章 绪论
1.1 加筋混凝土结构及其设计理论的发展
1.1.1 加筋混凝土结构形式的发展历史
1.1.2 加筋混凝土的设计理论的发展现状
1.1.3 加筋混凝土设计理论中存在的问题
1.1.4 断裂力学在加筋混凝土结构中应用的可行性
1.2 一种基于断裂力学原理的新型复合钢筋混凝土结构的提出
1.3 加筋混凝土结构中FRP 片材的应用及研究现状
1.3.1 高性能纤维增强塑料及其特点
1.3.2 高强纤维增强塑料片材的研究开发历史
1.3.3 国内外关于纤维增强塑料片材的应用、研究现状
1.3.4 在加筋混凝土结构中纤维增强塑料片材应用的最新研究现状
1.4 本文的研究目标和主要内容
第二章 复合钢筋混凝土新结构的断裂力学分析
2.1 断裂力学及其基本原理
2.1.1 断裂力学简介
2.1.2 断裂力学基本原理
2.1.3 叠加原理在断裂理论中的应用
2.2 断裂力学在钢筋混凝土结构中的应用
2.2.1 钢筋混凝土梁的设计理论中引入断裂力学的必要性
2.2.2 钢筋混凝土结构破坏过程的断裂力学分析
2.3 基于断裂力学的GFRP 复合钢筋混凝土新结构
2.3.1 GFRP 复合钢筋混凝土结构的提出
2.3.2 GFRP 复合钢筋混凝土新结构的阻裂机理
第三章 复合钢筋混凝土梁抗弯构件正截面抗弯试验
3.1 试验目的
3.2 试验设计
3.2.1 试验所需对比的各种对比
3.2.2 试验梁构造
3.2.3 试验梁制作步骤
3.2.3.1 普通钢筋混凝土梁的制作
3.2.3.2 复合钢筋混凝土梁的制作
3.2.4 材料的力学性能
3.2.5 梁的加载和数据的采集
3.2.5.1 试验梁的加载方案和设备
3.2.5.2 数据采集的内容
3.2.5.3 钢筋、阻裂增强层，混凝土应变片布置方式
3.3 试验结果与分析
3.3.1 梁的载荷-位移曲线对比分析
3.3.1.1 试验梁的荷载-位移曲线形状对比
3.3.1.2 试验梁的开裂荷载对比
3.3.1.3 试验梁的屈服荷载对比
3.3.1.4 试验梁的极限荷载对比
3.3.1.5 试验梁的延性对比
3.3.2 复合钢筋梁的抗裂性能
3.3.2.1 复合钢筋梁的开裂荷载、应变梯度
3.3.2.2 复合钢筋梁的裂纹数量、裂纹最大宽度
3.3.3 复合钢筋梁的弯曲刚度和变形
3.4 复合钢筋混凝土梁的破坏过程及破坏形态分析
3.5 复合钢筋梁的混凝土应变分析
3.5.1 复合钢筋混凝土梁的混凝土应变分析
3.5.2 复合钢筋混凝土梁的钢筋应变分析
3.5.3 复合钢筋混凝土梁的玻璃钢应变分析
3.6 小结
第四章 复合钢筋混凝土新结构的有限元模型
4.1 ANSYS有限元软件简介
4.2 复合钢筋混凝土梁计算模型在ANSYS 中的实现
4.2.1 单元的选取
4.2.2 材料参数的确定
4.2.3 有限元模型的建立
4.3 有限元模型的求解及计算结果的判定
4.3.1 ANSYS 中的非线性求解器
4.3.2 影响非线性分析收敛的因素
4.3.3 非线性计算收敛与发散过程
4.3.4 非线性计算收敛与发散过程图
4.4 有限元计算结果与试验结果的比较
4.4.1 荷载－位移曲线的对比
4.4.2 钢筋应变的对比
4.4.3 玻璃钢应变的对比
4.4.4 裂纹模拟图与实际裂纹图的对比
4.5 小结
第五章 “放”“阻”结合的新结构设计思想及实验研究
5.1 “放”“阻”结合新结构设计思想新结构的提出
5.1.1 裂纹在普通钢筋混凝土梁结构中存在的客观必然性
5.1.2 复合钢筋混凝土梁在进行循环加载过程中的一个重要发现
5.1.3 裂缝封闭的复合钢筋混凝土梁的优良性能
5.2 “放”“阻”结合的新结构设计思想的试验研究
5.2.1 试验目的
5.2.2 实验梁的构造
5.2.3 试验所需的对比
5.2.4 加载方案和设备
5.2.5 材料的力学性能
5.2.6 试验梁的加载和数据的采集
5.3 试验结果分析
5.3.1 试验梁的荷载-位移曲线对比分析
5.3.2 试验梁在按照裂纹宽度控制状态下的极限承载能力对比分析
5.3.3 新结构的抗弯刚度
5.3.4 试验现象及破坏特征
5.3.5 混凝土应变分析
5.4 “放”“阻”结合新结构的设计构想
5.5 “放”“阻”结合新结构的正截面抗弯承载力计算
5.5.1 计算基本假定
5.5.2 GFRP 的应变计算
5.5.3 新结构的抗弯破坏状态的判定
5.5.4 配有高强钢筋的新结构的极限抗弯承载能力计算公式的推导
5.5.5 新结构的极限抗弯承载能力的算例
5.6 小结
结束语
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表的论文
发布时间: 2008-08-28
参考文献
- [1].复合钢筋混凝土新结构的裂纹分布规律及机理分析研究[D]. 李雪.重庆交通大学2006
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