二次受力下碳纤维布加固高强混凝土梁受弯性能有限元分析

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加固改造是最近几年来正兴起的朝阳行业,而碳纤维布(CFRP)作为一种比较新颖的加固改造技术材料,这种材料具有诸多优点比如轻质,高强等,能够有效的改善工程构件的力学性能,因此已受到土木工程领域的重视和广泛应用。在国内外与之有关的研究成果已有不少,但大多是考虑一次受力下的加固情况,并且主要以试验的方式进行研究,由于电子计算机的不断发展,有限元数值模拟法在钢筋混凝土结构非线性计算中被广泛应用。本文通过有限元软件对考虑二次受力下CFRP加固高强钢筋混凝土梁的受弯性能进行仿真模拟。首先,通过阅读大量相关文献,对高强混凝土及碳纤维布加固混凝土结构研究的国内外应用现状进行综述。简单概括了CFRP加固混凝土梁的基本原理及破坏形态,根据基本假设和各材料的本构关系,探讨了一次受力和二次受力下碳纤维布加固高强混凝土梁正截面受弯承载力的理论公式。其次,介绍了有限元软件的基本理论,在有限元分析中,对单元的类型及单元之间的联结方式、屈服与破坏准则进行了详细的分析。然后,采用有限元分析软件编写APDL语言程序,建立了CFRP加固钢筋混凝土梁的有限元模型。研究了CFRP加固钢筋混凝土梁的受弯性能,并分析了碳纤维布加固效果的影响参数:碳纤维布层数、配筋率、粘贴方式、粘结长度、锚固情况。与试验结果相比较,有限元模拟值与试验结果吻合较好,说明本文建立的有限元模型较为合理。同时,进一步研究了二次受力下,配筋率、碳纤维布层数、混凝土强度、温度等参数,对碳纤维布加固混凝土梁受弯承载力的影响。最后,对本文的理论分析和数值模拟进行了概括和总结,得出了一些结论,并对下一步的研究进行了展望,提出了研究思路和方向。
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