高温下碳纤维加固钢筋混凝土结构的非线性有限元模拟

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最近一段时间以来碳纤维加固钢筋混凝土结构被广泛应用,然而对于这种对温度比较敏感的加固技术,其在高温(火灾)情况下碳纤维加固混凝结构的性能却无人问津,大部分被加固的建筑物都有防火的要求,所以进行此课题研究意义重大。 本文首先利用有限元软件ANSYS对常温下碳纤维加固钢筋混凝土梁进行了受力及变形的分析,并将模拟的结果和试验的结果进行了荷载一应力曲线、挠度曲线、弯矩一曲率曲线的对比分析,结论是二者吻合较好。接着对足尺的钢筋混凝土板受火试验进行了有限元仿真模拟,给出了钢筋混凝土板在受火过程中的温度分布。通过合理的设定参数,可以计算得到和试验比较吻合的温度场结果,充分证明了有限元方法能够很好的模拟钢筋混凝土板在火灾作用下温度场的分布。然后对火灾下碳纤维加固的钢筋混凝土柱截面的温度场进行了有限元模拟,考虑有无防火保护层两种情况,并且通过对比不同防火保护层厚度对截面温度场的影响,得出能保证碳纤维安全工作的合理保护层厚度。合理的设定参数,有限元计算的结果和现有资料的试验数据吻合较好。 最后本文对高温下碳纤维加固混凝土柱的耦合场模拟进行了探讨,介绍了耦合场分析的类型,叙述了耦合场模拟分析的方法,提出了耦合场分析中需要注意的问题,为接下来的研究工作提供一些合理的建议。
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