CFRP加固鋼筋混凝土T型梁的理論分析和數(shù)值模擬.pdf

1、在混凝土梁外側粘貼碳纖維材料是一種新型的、技術含量高的結構加固方法,它可以明顯地提高現(xiàn)有結構物的承載能力和剛度.碳纖維補強的基本材料是將高強度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維,單向排列成束,用環(huán)氧樹脂浸漬形成為碳纖維增強復合材料片材(Carbon Fiber Reinforced Plastics,簡稱CFRP).將片材用專門配制的環(huán)氧樹脂粘貼在結構受拉面,樹脂固化后與原結構形成新的受力復合體,纖維片即可與鋼筋共同受力.由于纖維片分擔了荷載,就

2、降低了鋼筋的應力,而使結構得到加固補強.本論文首先綜述了國內(nèi)外利用CFRP加固鋼筋混凝土結構的研究現(xiàn)狀和成果,接著以理論分析和有限元數(shù)值模擬相結合的方法,對CFRP加固鋼筋混凝土T形梁的抗彎受力性能作了分析和研究.分別進行了不同粘貼形式下加固鋼筋混凝土T形梁的極限承載力、變形和應力-應變分析.在經(jīng)典的鋼筋混凝土理論和材料力學的基礎上,分析出CFRP加固鋼筋混凝土T形梁可能發(fā)生的八種破壞形式,針對不同的破壞形式提出了相應的極限抗彎承載力計

3、算公式,并以此為基礎,在Visual Fortran平臺上開發(fā)了CFRP加固鋼筋混凝土T形梁的計算程序,進行了實例計算.在數(shù)值計算方面,采用可以處理高度非線性問題的有限元分析軟件ADINA,在充分考慮混凝土等材料非線性以及材料之間相互作用、相互影響的基礎上,對CFRP加固鋼筋混凝土T形梁進行了參數(shù)化的空間建模與仿真模擬,并且對混凝土與受力鋼筋、混凝土與碳纖維之間的相互作用進行了處理;對加固后梁的彎矩-位移關系、剛度、裂紋的發(fā)展、鋼筋應力

4、-荷載關系等問題作了相關的分析,其結果比較好地反映了CFRP加固鋼筋混凝土T形梁后梁的受力特征.在以上工作的基礎上,還討論了各種參數(shù)對加固效果的影響.這些參數(shù)包括:CFRP厚度、混凝土強度、配筋率、剪跨比、梁翼緣寬度、鋼筋屈服強度等.分析表明,即使不考慮粘貼CFRP片材對剪力的貢獻,加固后T形梁的抗彎能力也明顯大于加固前梁的抗彎能力;碳纖維布能有效地抑制了裂紋的開展,提高了裂紋的分散能力,避免了集中裂紋的出現(xiàn);增加粘貼層數(shù)對梁屈服前性能