全FRP筋部分预应力混凝土受弯构件力学性能的有限元分析

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuezhiyong2003
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钢筋锈蚀是结构丧失承载力,影响预期使用寿命的主要因素,也是影响钢筋混凝土结构耐久性的一个重要问题。碳素纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等高性能连续纤维具有耐腐蚀、重量轻、强度高、抗电磁辐射、抗疲劳等一系列优良特性,采用拉挤工艺制成的FRP筋(Fiber Reinforced Plastics)可以替代或部分替代钢筋用于混凝土结构工程中,具有很高的开发价值。但是,FRP筋到达抗拉极限强度时突然断裂,用于普通混凝土梁时,没有屈服点和塑性阶段,会发生脆性破坏。因此,研究FRP筋力学性能及其混凝土梁抗弯性能,分析FRP筋混凝土梁在荷载作用下的弯曲性能和破坏机理,对结构设计具有重要的意义。本文采用有限元分析的方法研究了全FRP筋部分预应力混凝土配筋梁的力学性能,主要进行了以下几个方面的工作:(1)因为ANSYS为大型的通用有限元计算软件,功能强大使用复杂,软件的操作界面对于一般的土建专业科研人员并不友好,本文基于ANSYS的二次开发工具APDL、 Visual Basic/Visual C++等编程技术开发了预应力FRP筋混凝土构件有限元计算分析程序,包括了前处理、中间计算、后处理三部分。前处理包括建立钢筋混凝土材料库、参数化建立预应力FRP筋混凝土构件模型;中间计算采用直接调用ANSYS进行计算;后处理则采用ANSYS自带的后处理器及二次开发的后处理器表现计算结果。(2)利用ANSYS二次开发软件对本文所设计的全FRP筋部分预应力混凝土简支梁在三分点加载下的受力全过程进行非线性有限元模拟分析,对建模方法,单元选取,材料本构关系的定义,求解方法等进行了详细的说明。得到主要的计算结果有极限承载力、梁的挠度、受力筋的应力、梁的裂缝裂缝分布、梁的延性等。(3)通过对国内外相关FRP筋部分预应力混凝土梁试验研究成果的查阅分析和非线性有限元模拟分析基础上,重点研究了,不同FRP筋类型对混凝土梁受力性能的影响。
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