碳纖維加固高強(qiáng)混凝土梁的有限元分析.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由增強(qiáng)纖維和基體組成，種類包括碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)、玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP)和芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(AFRP)。因?yàn)閺?qiáng)度高、耐疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，纖維片材加固技術(shù)不斷應(yīng)用于工程領(lǐng)域，成為一種高效的結(jié)構(gòu)加固修復(fù)技術(shù)。隨著有限元理論的日臻完善，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)水平的不斷提高，運(yùn)用有限元分析軟件對碳纖維加固高強(qiáng)混凝土梁進(jìn)行數(shù)值模擬成為一種發(fā)展趨勢。
　　本文首先對纖維片材加固混凝土梁的破壞模式、粘結(jié)機(jī)理、

2、影響承載力的主要因素等進(jìn)行介紹，為模型的建立和結(jié)果的分析奠定了理論基礎(chǔ)。其次對所選取的試驗(yàn)進(jìn)行了介紹，包括試驗(yàn)設(shè)計(jì)和材料性能指標(biāo)等。再次分別選取鋼筋、混凝土、纖維片材、墊塊的單元類型，設(shè)定鋼筋、混凝土、纖維片材的本構(gòu)關(guān)系，劃分網(wǎng)格和荷載步，選擇收斂關(guān)系，為有限元模型的建立做好前期準(zhǔn)備工作。最后采用所選取文獻(xiàn)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS建立碳纖維加固高強(qiáng)混凝土梁的非線性有限元模型，分別對6根試驗(yàn)梁進(jìn)行有限元分析，模擬加載的全過

3、程。通過后處理分別得到各個(gè)試驗(yàn)梁的極限荷載、荷載-位移曲線、荷載-應(yīng)變曲線以及裂縫的開展情況。通過有限元計(jì)算結(jié)果和試驗(yàn)結(jié)果的對比得知，二者的結(jié)果基本一致，有限元分析可以作為一個(gè)有效的補(bǔ)充手段來分析高強(qiáng)混凝土梁的抗彎加固性能;對高強(qiáng)混凝土梁進(jìn)行纖維片材加固可以大大提高高強(qiáng)混凝土梁的極限承載力，但受制于使用效率的影響，二者之間并非線性關(guān)系;由于本文采用分離式模型，未考慮鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移，加上單元、節(jié)點(diǎn)之間的連接均采用共用節(jié)點(diǎn)的方式