纤维布加固钢筋混凝土抗弯构件的非线性有限元分析

论文摘要

随着我国现代经济的发展,对工程质量的要求越来越高,由于材料老化、环境腐蚀、使用功能改变、施工质量低劣以及自然灾害等问题而导致大量的结构设施需要修复和加固。纤维增强复合材料(FRP)是目前建筑结构加固工程领域的一种新型材料,具有钢材所无法比拟的耐腐蚀性和可加工性。通过实验来研究构件与结构的受力性能、破坏机理与计算方法是传统的结构研究方法,具有客观、科学、直观等特点,但是大量的试验将耗费大量的资金、人力与时间,试件的数量、参数变化总是受到限制。这恰恰与建立在大量数据统计分析基础上的概率极限状态计算方法相矛盾。利用有限元法进行计算机仿真来模拟试验,不但能够节省大量的资金,人力与时间,而且还可以避开人为主观因素的影响。本文建立了纤维布加固钢筋混凝土梁的非线性有限元模型,应用该模型对试验梁进行了数值模拟,试验结果与计算结果吻合较好,说明本文建立的有限元计算模型是可靠的,能较好的模拟纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能,同时为试验结果提供了有力的支持。应用纤维布加固钢筋混凝土梁非线性有限元模型,对纤维布层数、配筋率、纤维布抗拉强度、纤维布弹性模量、预加载程度等参数进行了分析研究,提出了各参数对纤维布加固钢筋混凝土梁承载力的影响。在钢筋混凝土梁有限元模型可靠的基础上,进一步建立了钢筋混凝土双向板的有限元模型,应用模型对加固条带宽度、加固层数、配筋率、粘贴方式等参数进行了分析研究,提出了各参数对纤维布加固钢筋混凝土双向板加固效果的影响,可供实际加固工程设计时参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 结构加固研究的工程背景
• 1.2 FRP加固技术简介
• 1.3 FRP加固技术研究现状
• 1.4 钢筋混凝土结构非线性分析的的意义和发展现状
• 1.5 数值模拟方法简介
• 1.6 本文的研究内容
• 2 AFRP加固钢筋混凝土梁受弯试验简介及有限元模拟
• 2.1 AFRP加固钢筋混凝土梁受弯试验简介
• 2.1.1 试验设计
• 2.1.2 试件的尺寸和配筋
• 2.1.3 纤维布的粘贴工艺
• 2.1.4 试件分组及加固情况
• 2.2 AFRP加固钢筋混凝土梁受弯性能的非线性有限元数值模拟
• 2.2.1 有限元计算模型
• 2.2.2 有限元计算结果
• 2.3 本章小结
• 3 影响纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯承载力的参数分析
• 3.1 加固量对梁抗弯承载力的影响
• 3.2 配筋率对梁抗弯承载力的影响
• 3.3 纤维布抗拉强度对梁抗弯承载力的影响
• 3.4 纤维布弹性模量对梁抗弯承载力的影响
• 3.5 预加载程度对梁抗弯承载力的影响
• 3.6 本章小结
• 4 板的受弯加固
• 4.1 计算试件参数及几何模型
• 4.2 计算试件有限元模型
• 4.2.1 单元类型及材料模型
• 4.2.2.计算模型边界条件的摸拟
• 4.2.3 双向板有限元模型
• 4.3 有限元计算结果及参数分析
• 4.3.1 加固条带宽度对承载力的影响
• 4.3.2 加固层数对承载力的影响
• 4.3.3 配筋率对承载力的影响
• 4.3.4 纤维布粘贴方式对承载力的影响
• 4.3.5 条式粘贴与块式粘贴
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录