梁顶外侧粘贴碳纤维布加固梁的承载力分析

论文摘要

碳纤维材料补强加固混凝土结构技术作为一种新兴的、技术含量高的建筑物补强加固方法,具有耐腐蚀、施工简便快捷、几乎不改变构件原尺寸等特点,有很高的研究、推广价值和巨大的社会的经济效益。碳纤维材料是迄今为止应用于土木工程领域最早、技术最成熟,也是用量最大的一种高科技材料,与其他纤维增强塑料相比有其独特的优越性。碳纤维材料具有优异的物理力学性能、良好的粘合性、耐热性及抗腐蚀性等特点,非常适用于土木工程领域。最新版的《混凝土结构加固设计规范》（GB50367-2006）提出了受弯构件正截面和斜截面以及受压构件正截面的粘贴纤维复合材加固计算公式,但是由于构造规定中一些提法比较笼统,有些地方值得进行更深的探讨。本文先从结构加固的一般原则、加固的工作程序、加固方法与选择等方面介绍了混凝土结构加固的原理;接着从钢筋混凝土有限元分析发展概述、分析模型、单元类型的选择、材料的本构关系、以及钢筋与混凝土之间的滑移等方面介绍了钢筋混凝土有限元分析理论;接着介绍了粘贴纤维复合材料的原理以及规范中钢筋混凝土受弯梁的承载力计算公式。最后,采用大型通用有限元软件ABAQUS针对只在梁顶负弯矩区粘贴碳纤维布加固以及在梁侧板面粘贴碳纤维布加固进行非线性模拟分析。根据分析结果,对规范的构造规定提出了一些见解;同时提出了对碳纤维布粘贴宽度宽度和粘贴层数的一些看法,以期为加固实际提供一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景、目的及意义
• 1.2 国内外相关的研究发展概况
• 1.3 目前存在的问题
• 1.4 课题研究的背景和工程意义
• 1.5 本文的研究工作
• 第二章 混凝土结构加固基本原理
• 2.1 混凝土结构加固的一般原则
• 2.2 结构加固的工作程序
• 2.3 结构加固的方法选择
• 2.4 结构加固的基本原理
• 2.4.1 加固结构的受力特征
• 2.4.2 卸载对加固结构承载力的影响
• 2.5 本章小结
• 第三章 钢筋混凝土有限元分析理论
• 3.1 钢筋混凝土有限元分析概述
• 3.1.1 钢筋混凝土有限元分析发展
• 3.1.2 钢筋混凝土有限元分析的意义
• 3.1.3 钢筋混凝土有限元分析的求解步骤
• 3.2 钢筋混凝土有限元分析模型
• 3.2.1 分离式模型
• 3.2.2 分布式模型
• 3.2.3 组合式模型
• 3.2.4 本文采用的模型
• 3.3 ABAQUS 钢筋混凝土及碳纤维布有限元分析单元的选择
• 3.4 材料属性及参数选择
• 3.4.1 混凝土本构关系
• 3.4.2 钢筋的本构关系
• 3.4.3 碳纤维布的本构关系
• 3.5 粘结滑移的处理
• 3.6 本章小结
• 第四章 粘贴纤维复合材加固受弯构件原理
• 4.1 粘贴纤维复合材加固法原理
• 4.1.1 加固梁受力特点理论分析
• 4.1.2 粘贴纤维复合材加固受弯构件破坏形式
• 4.1.3 粘贴纤维复合材加固受弯构件计算的基本假定
• 4.2 粘贴纤维复合材加固受弯构件正截面承载力的计算
• fb'>4.2.1 相对界限受压区高度ξ_fb
• 4.2.2 正截面承载力计算
• 4.2.3 粘贴纤维复合材面积的确定
• 4.3 本章小结
• 第五章 梁顶外侧粘贴碳纤维布加固梁的承载力分析
• 5.1 有限元模型的建立
• 5.1.1 ABAQUS 有限元软件简介
• 5.1.2 计算分析模型
• 5.1.3 建立有限元模型
• 5.2 计算结果及分析
• 5.2.1 部分梁计算结果
• 5.2.2 梁的极限承载力分析
• 5.2.3 从钢筋应变值角度分析碳纤维布粘贴位置对梁承载力的影响
• 5.2.4 从混凝土应变角度分析碳纤维布粘贴位置对梁承载力的影响
• 5.2.5 碳纤维布粘贴层数对梁负弯矩区抗弯承载力的影响
• 5.3 模型设计中出现的问题分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 1 本文的结论
• 2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 附件