碳纤维布加固钢筋混凝土T形梁有限元分析研究

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对现有结构的维修及受损结构的加固、修复是目前结构工程所面临的主要问题之一。纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastic,简称FRP)加固混凝土结构,是近年来出现的一种结构加固新方法。由于具有耐腐蚀、施工简便快捷、几乎不改变构件原有尺寸等特点,这一加固方法已得到广泛的应用,具有良好的经济效益。为了对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能有更好地了解,进行非线性有限元方面的分析是必要的。本文在碳纤维布加固钢筋混凝土矩形和T形简支梁抗弯试验的基础上,采用有限元分析和试验研究相结合的方法,应用大型有限元软件ADINA对碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行了基本力学性能的非线性有限元研究。本文首先建立了碳纤维布加固钢筋混凝土梁四点弯曲的有限元模型,考虑了混凝土、钢筋的材料非线性以及纵向钢筋、碳纤维布与混凝土之间的联结关系。本文采用离散式有限元模型进行计算,选取不同的单元类型模拟混凝土、钢筋和碳纤维布,同时假设钢筋与混凝土之间、混凝土与碳纤维布之间有效粘结,没有相对位移。用有限元软件ADINA分析了集中荷载作用下矩形梁、T形梁在不同粘结方式时梁的跨中挠度、钢筋与碳纤维布的荷载—应力、荷载—应变关系,并将计算结果与试验结果进行了对比,分析产生误差的原因;同时对均布荷载作用下T形梁的跨中挠度进行了计算。结果表明:在满足有限元分析基本假设的前提下,试验结果与有限元计算结果吻合较好,充分说明了有限元模型的合理性和应用价值。其次,分析了碳纤维布粘贴面积、配筋率及混凝土强度对加固效果的影响。最后,本文对碳纤维布抗弯加固钢筋混凝土梁的有限元分析结果进行了总结,并对下一步研究工作提出了一些设想。
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