不同预应力度FRP加固RC梁抗弯性能有限元分析

论文摘要

随着经济和技术迅速的发展,世界各国对已经建成的建筑物进行加固已成为了一种必要。在不中断建筑物使用的前提下,寻求一种高效、经济、简便、实用的建筑物加固方法,就成为了加固设计和加固研究人员的目标。在现有的诸多加固方法中,预应力加固能使被加固物产生应力重分布,同时还能够有效的减小建筑物变形,减少加固材料的应力滞后现象,从而高效的发挥加固材料的性能。FRP是一种轻质高强、便于施工的加固材料。理论分析以及实际应用早已证明:相对于普通FRP加固技术,预应力FRP加固方法,可以使FRP承受二次力作用之前就有较大的应变,从而有效的减少甚至彻底的消除FRP应变滞后现象,而且,预应力的作用可以抵消部分初始荷载的作用,减小建筑物的原始挠度,使梁中裂缝宽度减小甚至闭合,限制新裂缝的产生,改善建筑物的使用性能。因此,预应力FRP加固技术应用越来越广。本论文利用大型通用有限元软件ANSYS对预应力FRP加固梁的性能进行了研究,具体工作包括以下内容:1综述了国内外FRP加固梁的研究与应用现状,同时简单的介绍了ANSYS软件的基本知识,并且综述了ANSYS在使用过程中应当注意的事项。2利用ANSYS有限元软件对普通梁、普通加固梁、预应力加固梁等几组的模型进行了静力荷载作用下的非线性数值模拟计算,得到了挠度、荷载、碳纤维拉应力等几组数据。3对实验模拟所得到的数据进行对比与理论分析,推论得出本实验梁较为合理的预应力度。4最后通过理论分析计算,通过计算得出本实验的理论数据,并验证ANSYS模拟所得数据的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 建筑加固的意义
• 1.2 混凝土结构的加固方法
• 1.2.1 直接加固法
• 1.2.2 间接加固法
• 1.3 碳纤维布技术特征
• 1.4 碳纤维布加固国内外研究现状
• 1.4.1 普通碳纤维布加固混凝土研究现状
• 1.4.2 预应力碳纤维布加固技术研究现状
• 1.5 本文研究内容
• 第二章 有限元分析及构件参数的确定
• 2.1 ANSYS 软件简介
• 2.1.1 ANSYS 的主要技术特点
• 2.1.2 ANSYS 软件分析功能
• 2.1.3 典型的ANSYS 分析过程
• 2.2 SOLID65 单元介绍
• 2.2.1 SOLID65 单元的理论基础和使用方法
• 2.2.2 SOLID65 单元的压碎和开裂模拟
• 2.2.3 SOLID65 混凝土屈服以及失效准则
• 2.2.4 SOLID65 的假定和限制
• 2.2.5 SOLID65 单元的强化模型
• 2.2.6 SOLID65 单元应注意的问题
• 2.4 LINK8 单元简介
• 2.4.1 LINK8 输入资料摘要
• 2.4.2 LINK8 的输出
• 2.4.3 LINK8 的假定和限制
• 2.5 SHELL41 简介
• 2.5.1 SHELL41 输入资料摘要
• 2.5.2 SHELL41 的假定和限制
• 2.6 SOLID45 单元简介
• 2.7 分析模型
• 2.7.1 分离式
• 2.7.2 整体式
• 2.7.3 收敛控制欲策略
• 2.7.4 预应力的施加
• 2.7.5 荷载的施加
• 2.8 本章小结
• 第三章 FRP 加固RC 梁有限元模拟分析
• 3.1 试验梁的设计
• 3.1.1 构件设计
• 3.1.2 材料性能
• 3.1.3 预应力的施加
• 3.1.4 有限元计算收敛
• 3.1.5 有限元分析的基本说明
• 3.1.6 有限元分析的基本假定
• 3.2 材料本构模型的选取
• 3.2.1 混凝土的本构模型
• 3.2.2 钢筋的本构模型
• 3.2.3 FRP 本构模型
• 3.3 FRP 加固RC 梁有限元模型
• 3.4 预应力FRP 加固梁有限元分析
• 3.5 有限元分析结果
• 3.5.1 梁Ⅰ至梁Ⅵ结果
• 3.5.2 梁Ⅶ结果
• 3.5.3 结果分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 FRP 布加固钢筋混凝土梁理论分析
• 4.1 非预应力碳纤维布加固梁受弯承载力计算公式
• 4.2 一次受力情况下预应力碳纤维布加固梁受弯承载力计算公式
• 4.3 公式的计算结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与总结
• 5.1 结论
• 5.2 存在的问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况