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对现有及受损结构进行加固和修复是结构工程师所面临的主要问题之一。近年来,碳纤维增强聚合物(CFRP)加固钢筋混凝土结构作为一种新兴而高效的方法,受到越来越多的重视并被广泛应用。与传统的结构加固方法相比,它具有强度高、重量轻、耐腐蚀等优点,并且施工快捷,不影响原结构的使用,因此有极其广泛的应用前景。
本文对CFRP抗弯加固梁的设计理论进行了研究,并对加固梁进行了非线性有限元分析,主要工作如下:
1.结合前人的试验资料,对碳纤维加固材料的力学性能进行了分析和总结,并对CFRP加固钢筋混凝土梁的破坏机理和影响CFRP抗弯加固效果的一些主要因素进行了分析;
2.通过分析国内外CFRP加固钢筋混凝土梁的研究现状,根据我国现行《混凝土结构设计规范》(GB5001-2002),提出了考虑二次受力情况下碳纤维加固钢筋混凝土梁抗弯承载力的计算方法。同时还推导了CFRP加固梁粘结破坏承载力的计算公式,并对影响粘结破坏承载力的主要因素进行了分析;
3.并根据本人以往的工作实践,重点结合济宁市体育馆加固工程,对加固技术的原理,工作流程,加固结构基本计算假定做一个较感性的阐述,较详尽地介绍“增大截面加固法”、“粘贴钢板加固法”、“预应力加固法”、“改变受力体系加固法”、“外包钢加固法”、“粘贴碳纤维布加固法”、“植筋技术”这些加固方法的原理、主要特点、加固设计的正截面及斜截面的承载力计算理论、施工工艺及注意事项;
4.运用ANSYS有限元分析软件对未加固和采用碳纤维布加固的钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了数值模拟分析。本文分析所用的软件为大型通用有限元软ANSYS10.0,由于在碳纤维布加固钢筋混凝土结构大多数都已经受力后,再粘贴碳纤维布,这就存在二次受力,可通过ANSYS提供的生死单元功能及单点重启动功能方便实现。本文利用ANSYS具有的单元生死功能对此问题进行了成功模拟。