外贴碳纤维布加固受弯钢筋混凝土梁的数值模拟研究与理论分析

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碳纤维布(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及施工便利,在加固领域得到了大量应用。 实际的加固问题大多属于二次受力问题,但现有的研究均未能够对这一特性加以很好的考虑,而是将加固结构视为组合结构进行分析,所得出的结果与实际情况有一定偏差。本文用数值计算的方法对二次受力问题进行了初步探讨。 大型通用软件ANSYS在土木工程上的运用是非常优秀的,具有强大的线性和非线性处理能力。本文采用ANSYS有限元分析软件,对卸载或不卸载时预应力碳纤维布加固梁进行仿真分析,并在有限元分析中提出了施加预应力的方法(升温法),以及利用单元的生与死实现不卸载时加固的方法。实例对比分析表明,基于ANSYS的有限元分析结果与试验分析结果吻合较好,可在一定程度上有效替代试验分析方法,从而减少试验所需的时间和费用,对后续的碳纤维布加固混凝土结构的研究工作具有一定的参考价值。 最后,在理论分析上,采用平截面假定,根据混凝土梁受弯的基本理论,提出了实用计算方法。通过应变相容方法和对破坏机理的定义,由给定的CFRP横截面积预测加固梁的极限弯曲强度。
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