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(cè)粘貼碳纖維材料是一種新型的、技術(shù)含量高的結(jié)構(gòu)加固方法,它可以明顯地提高現(xiàn)有結(jié)構(gòu)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(fù)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(jié)構(gòu)受拉面,樹脂固化后與原結(jié)構(gòu)形成新的受力復(fù)合體,纖維片即可與鋼筋共同受力.由于纖維片分擔(dān)了荷載,就

2、降低了鋼筋的應(yīng)力,而使結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)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(yīng)力-應(yīng)變分析.在經(jīng)典的鋼筋混凝土理論和材料力學(xué)的基礎(chǔ)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(yīng)的極限抗彎承載力計

3、算公式,并以此為基礎(chǔ),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(chǔ)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(guān)系、剛度、裂紋的發(fā)展、鋼筋應(yīng)力

4、-荷載關(guān)系等問題作了相關(guān)的分析,其結(jié)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(chǔ)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(xiàn),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