碳纤维增强复合材料加固混凝土板的理论研究

论文摘要

建筑结构加固研究与实践已有几十年的历史，且在许多混凝土工程的加固实践中，积累了丰富的经验，并逐步形成了增大截面法、粘钢加固法、预应力加固法、改变传力途径加固法、喷射混凝土加固法、化学灌浆加固法等加固方法。二十世纪八十年代以来，碳纤维复合材料(CFRP)开始用于混凝土结构的加固，碳纤维复合材料由于密度小、强度大、施工方便，因而在结构加固领域获得了广泛的应用。但国内外研究者的研究主要侧重于碳纤维加固后梁的抗剪性能、抗弯性能的研究以及碳纤维加固柱的抗剪性能和抗震性能的研究，而对混凝土结构中的板论述较少。本文主要进行了碳纤维布(CFRP)加固混凝土板的承载力研究，在理论分析的基础上提出了实用的计算公式。论文共分四部分，具体内容如下：(1)．介绍了混凝土板的设计理论—塑性铰线法，并对各种支承情况下板的破坏模式进行了分析，在此基础上，利用虚功原理，推导了四边固支双向板在极限荷载作用下的承载力计算公式。(2)．根据CFRP加固板的破坏机理，提出板加固的理论—塑性铰线法，并推导出各种支承条件下板加固后的承载力计算公式。(3)．以四边固支双向板为例，利用板加固后的承载力计算公式，分析了不同加固区域对加固后板的承载力影响。(4)．建立四边固支双向板的有限元模型，通过对比分析加固前后板的变形图、裂纹分布图、应力分布图，进一步论证了加固理论的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1. 引言
• 1.2. 国内外建筑工程加固改造领域的发展现状
• 1.3. 本文研究工作的思路和内容
• 第2章 混凝土板的塑性铰线分析法
• 2.1. 板的塑性铰线法概述
• 2.2. 上限定理
• 2.3. 塑性铰线的规则
• 2.4. 虚功分析法
• 2.4.1. 虚功原理
• 2.5. 均布载荷作用下连续双向板的塑性铰线设计法
• 2.5.1. 基本计算公式
• 2.5.2. 基本计算公式的求解
• 2.5.3. 设计方法
• 2.5.4. 倒幕式破坏图式
• 2.6. 本章小结
• 第3章 塑性铰线法加固混凝土板的机理研究
• 3.1. 引言
• 3.2. 板加固的塑性铰线法
• 3.2.1. 四边固支双向板的加固
• 3.2.2. 四边固支单向板的加固
• 3.2.3. 一边固支三边简支双向板的加固
• 3.2.4. 四边简支双向板的加固
• 3.2.5. 两邻边固支双向板的加固
• 3.2.6. 两对边固支双向板的加固
• 3.2.7. 三边固支、一边简支双向板的加固
• 3.3. 算例分析
• 3.3.1. 四边固支双向板加固
• 3.3.2. 一边固支三边简支双向板加固
• 3.3.3. 四边简支双向板加固
• 3.3.4. 两邻边固支双向板加固
• 3.3.5. 两对边固支双向板加固
• 3.3.6. 三边固支一边简支双向板加固
• 3.3.7. 算例结果分析
• 3.4. 加固区域对极限承载力的影响
• 3.4.1. 四边固支双向板的加固效果分析
• 3.4.2. 结论
• 3.5. 本章小结
• 第4章 混凝土板加固的有限元分析
• 4.1. 模型简介
• 4.1.1. 钢筋混凝土有限元模型
• 4.1.2. 钢筋
• 4.1.3. 混凝土
• 4.1.4. 弹性支座
• 4.1.5. 碳纤维布
• 4.2. 有限元模型的建立
• 4.2.1. 板的有限元模型简介
• 4.2.2. 材料力学性能简介
• 4.2.3. 加固前后板承载力分析
• 4.3. 板的加固效果有限元分析
• 4.3.1. 变形分析
• 4.3.2. 裂纹分布图
• 4.3.3. 应力分布图
• 4.4. 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 参考文献
• 附录1
• 致谢