碳纤维布加固钢筋混凝土梁的有限元分析

论文摘要

碳纤维增强加固混凝土结构技术作为一种新型的、技术含量高的建筑物加固补强方法,在新的社会经济形势下具有很高的研究和推广意义。它是主要利用胶结材料将碳纤维粘贴于混凝土表面,以致达到对建筑物补强加固及改善结构受力性能的目的。而碳纤维材料存在轻质、耐腐、高强及施工便利的优点,在结构加固补强领域得到了广泛应用。同时,随着有限元计算理论的进一步发展和成熟,给结构加固补强提供了方便的计算工具,能够较好模拟结构受力发展的全过程,从而减少试验所需的大量资源,为结构加固设计和施工提供更趋合理的理论保证。本论文首先综述了国内外利用CFRP加固钢筋混凝土结构的研究现状和成果,从钢筋混凝土弹塑性本构关系入手,碳纤维布加固钢筋混凝土结构理论计算方法和碳纤维施工工艺及方法。接着运用ANSYS有限元分析软件对未加固和采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁进行了模拟分析。分别对粘贴不同数量碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能进行了分析,得出了它们的荷载—挠度曲线、极限承载力和变形,并把数值分析结果和实验结果作了对比,找出偏差原因并提出建议。结果表明本文所介绍的建模方法是切实可行的、所得到的结果是可靠的,说明碳纤维加固技术值得广泛应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 外贴碳纤维复合增强材料的加固特点
• 1.3 碳纤维材料加固钢筋混凝土结构技术
• 1.3.1 碳纤维材料加固钢筋混凝土结构的基本原理
• 1.3.2 结构加固用碳纤维片材及其配套树脂类粘结材料的力学性能
• 1.3.3 碳纤维材料加固钢筋混凝土结构的施工流程
• 1.4 碳纤维材料加固钢筋混凝土结构技术的研究情况
• 1.4.1 国外相关研究的发展概况
• 1.4.2 国内相关研究的发展概况
• 1.4.3 破坏形态
• 1.4.4 CFRP加固梁的受弯加固研究
• 1.4.5 碳纤维材料加固钢筋混凝土梁抗剪性能研究
• 1.4.6 本论文的研究内容
• 第2章 碳纤维布加固钢筋混凝土结构理论分析
• 2.1 碳纤维布加固钢筋混凝土梁理论分析
• 2.1.1 碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯的分析基本假定
• 2.1.2 二次受力构件应力应变分析
• 2.1.3 碳纤维加固梁的限制条件
• 2.1.4 受弯承载力计算中碳纤维材料设计强度取值
• 2.1.5 碳纤维布粘贴高度
• 2.1.6 碳纤维布粘贴延伸长度计算
• 2.1.7 碳纤维布延伸后的锚固措施
• 2.1.8 混凝土梁负弯矩受弯加固碳纤维布截断位置
• 2.2 材料的本构关系
• 2.2.1 材料的本构关系
• 2.2.2 混凝土本构关系
• 2.2.3 钢筋本构关系
• 2.2.4 碳纤维布本构关系
• 第3章 碳纤维施工工艺及方法
• 3.1 碳纤维加固施工准备
• 3.2 碳纤维加固施工工艺流程
• 3.3 基底处理
• 3.4 涂刷底层胶体
• 3.5 加固施工及工艺
• 3.5.1 清理混凝土表面粉刷层
• 3.5.2 面层处理
• 3.5.3 定位划线
• 3.5.4 涂抹底层
• 3.5.5 抹修补胶
• 3.5.6 抹粘结胶并粘贴碳纤维布
• 第4章 钢筋混凝土结构ANSYS分析实例
• 4.1 试验方案和内容
• 4.1.1 试验方案
• 4.1.2 构件几何尺寸及配筋
• 4.1.3 试验结果
• 4.2 ANSYS分析过程
• 4.2.1 ANSYS有限元软件的介绍
• 4.2.2 前处理
• 4.2.3 求解
• 4.2.4 后处理
• 4.2.5 ANSYS有限元分析结果与试验结果比较
• 4.3 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文