杨斌[1]2008年在《芳纶纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能研究》文中提出芳纶纤维增强塑料(Aramd Fiber reinforced plastic,简称AFRP)加固修复混凝土结构是自80年代末90年代初在发达国家兴起的一项新技术,由于它良好的抗腐蚀性、较高的抗拉强度、良好的无磁性和抗疲劳性能以及绝缘性,最近几年在我国的一些混凝土结构中得到了应用。本文以叁组共21根梁的芳纶纤维布受弯加固梁试验为基础,对芳纶纤维布加固钢筋混凝土梁进行了理论研究。根据基于平截面假定的混凝土梁受弯基本理论,提出了芳纶纤维布加固混凝土梁正截面承载力的计算公式、短期刚度的计算公式和受弯延性简化计算公式。而且计算结果与试验结果吻合较好,可供工程应用参考。最后,本文还通过ANSYS有限元分析软件,对芳纶纤维加固钢筋混凝土梁进行模拟,分析与拟合不同学者的试验数据,以达到对芳纶纤维加固钢筋混凝土梁的性能进行进一步分析并验证公式正确性的目的。并通过调整各参数研究各变量之间的关系,分析了纤维布加固量、配筋率、预加载程度、混凝土强度4个变化参数对加固效果的影响。结果表明:粘贴芳纶纤维布加固后,梁的极限承载力明显提高;加固梁的承载力随纤维布层数的增加而增加,但承载力提高程度不与加固层数呈线性关系;粘贴相同层数的芳纶纤维布时,被加固构件的配筋率越低,使用芳纶纤维布加固的效果越明显;滞后应变的大小是决定二次受力结构加固效果的关键因素,纤维布的滞后应变越大,对承载力的提高越小,预加载程度越大,滞后应变越大;为减小滞后应变,加固前应该尽可能对结构进行卸载,大致卸载至原结构极限承载力的40%左右就能获得良好的效果。
张芳芳[2]2008年在《普通和预应力FRP加固梁的数值模拟与理论分析》文中认为纤维增强复合材料(FRP)作为一种新材料在混凝土结构加固领域中得到了广泛应用,尤其在普通FRP布加固混凝土受弯构件方面,国内外为此做了大量的试验和理论研究,而数值模拟方面还在进一步探索中,目前国内关于预应力FRP布加固的研究才刚刚开始,并且大多是试验研究,理论分析和数值模拟方面还不成熟。本文以国内近期所做的四个试验为基础,进行了非预应力和预应力FRP布加固钢筋混凝土梁的数值模拟与理论分析,主要的研究内容和结论如下:1.基于平截面假定、无粘结滑移假定和无粘结剥离破坏假定对CFRP布与GFRP布加固钢筋混凝土梁利用ANSYS进行了数值模拟。数值分析表明,对于非预应力FRP布加固梁来说,粘贴FRP布后,加固梁的屈服荷载和极限荷载均有所提高,其中极限荷载的提高更为显着;在其他加固条件相同时,随着贴布层数的增加,加固构件承载力明显增加,但并不是线性关系;经纤维布加固的梁纯弯段内弯曲裂缝数量多,且间距小于未加固梁;加固梁的挠度均小于未加固梁的挠度。2.通过升温法对碳纤维布施加预应力以及利用单元生死对梁的卸载加固或不卸载加固后的受弯性能进行了数值模拟。数值分析表明,对于预应力CFRP布加固梁来说,可以有效地发挥CFRP的高强特性,大幅度提高梁的承载力,有效抑制裂缝和变形的发展,改善构件在使用阶段的受力性能,初始弯矩的存在使构件的受弯性能有所降低,并且随着初始应力水平的增加,降低作用更加明显。3.通过对比试验结果和有限元分析结果进行了误差分析,四个算例的ANSYS计算值与试验值都吻合较好,说明本文建立的非线性有限元模型可以较好地模拟非预应力和预应力FRP布加固钢筋混凝土梁的受弯性能,该计算方法可供实际加固工程设计参考。4.根据混凝土基本理论,分别考虑了碳纤维布分担弯矩折减系数和二次受力影响的极限承载力折减系数,提出了非预应力和预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面承载力理论计算公式,算例的理论计算值与试验值和ANSYS计算值可以较好地吻合,故该理论公式可供实际工程设计参考。
甘贤军[3]2004年在《GFRP加固钢筋混凝土梁（受弯构件）试验研究》文中进行了进一步梳理本文简要总结了钢筋混凝土结构传统加固方法的优缺点,分析了FRP加固钢筋混凝土结构的发展历史和研究现状。在课题组前期理论和试验研究的基础上,本文基于断裂力学基本原理分析了FRP加固钢筋混凝土梁的叁个力学机理,应用有限元方法分析了裂纹尖端应力强度因子与裂纹封闭长度的关系,指出粘贴FRP并且封闭裂纹可以降低裂尖应力强度因子,延缓裂纹的扩展,并得出裂纹封闭存在一最佳长度,无需全部封闭的结论;同时对界面的剪应力和法向拉应力分布规律进行了研究,研究表明,裂缝和材料的弹性模量对界面的应力分布有很大的影响,采用与混凝土弹性模量接近的纤维增强塑料并对已有的裂缝灌浆处理可以有效改善界面应力的大小。为验证理论分析的正确性,本文开展了尺寸为6.5×0.6×0.25(m)和2.0×0.16×0.1(m)钢筋混凝土梁的重复荷载和单调荷载作用下的GFRP加固试验研究,试验结果表明加固梁的刚度、承载力、延性等有很大的提高,其结果与本文理论分析有较好的一致性。本文简要分析了主筋形式对加固效果的影响,指出变形钢筋会导致界面提前破坏;在试验和力学分析的基础上,本文建立了GFRP加固钢筋混凝土梁正截面极限承载力和挠度计算公式,计算值与实测值吻合较好。
陈雅云[4]2010年在《预应力CFRP布加固混凝土梁的剥离承载力研究》文中进行了进一步梳理FRP加固钢筋混凝土结构技术近年来得到迅速的发展和广泛的应用,国内外为此做了大量的试验和理论研究。总体来说,大多的研究都是在试验的基础上,对试验数据进行归纳、总结,对于不发生剥离破坏的FRP加固混凝土梁有比较成熟的分析理论,而对于预应力碳纤维布加固梁的剥离承载力这方面的研究较少。本文以国内近期所做的比较有代表性的八个试验为基础,通过ANSYS对非预应力和预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的剥离破坏进行数值模拟与理论分析,并与试验结果进行比较,验证有限元模型的合理性,分析研究了剥离破坏机理。希望本课题的研究对预应力CFRP布加固混凝土结构这项新技术在工程实践中的应用具有重要的理论意义和工程应用价值。本文研究的主要内容包括:1.本文介绍了现有的混凝土结构加固方法,总结了非预应力和预应力CFRP布加固法的优缺点;结合已有的文献资料,概述了FRP受弯加固钢筋混凝土梁破坏模式,并详细描述了剥离破坏模式;总结了预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的国内外研究概况,阐明预应力CFRP布在工程结构加固中的重要性。2.针对CFRP布各向异性,抗剪强度低、抗挤压刚度差,以及它自身对缺陷的敏感性等弱点,探索适合于CFRP布的夹持方法,开发出一套受力合理、操作简单、经济实用的适宜于夹持CFRP布的张拉夹具,并对张拉夹具的夹持能力进行初步的张拉试验研究。本文设计的新型CFRP布张拉夹具夹持CFRP布的方法与以往的CFRP布夹具不同,它为以后预应力碳纤维布加固系统的开发奠定了基础。3.基于有限元分析理论,根据CFRP布加固梁的组成材料,分别叙述了混凝土、钢筋、碳纤维布和胶粘剂的材料属性,并分别选择ANSYS相应的单元类型,采用SOLID45单元来模拟CFRP布与混凝土表面之间的粘结滑移,建立有限元模型。4.考虑CFRP布与混凝土表面之间的粘结滑移,利用ANSYS对文献[29]的普通CFRP布加固钢筋混凝土梁的剥离破坏模式进行数值模拟,分析了梁的荷载-挠度关系曲线,剥离时的胶层和碳纤维布的应力状态等,并把计算结果与试验结果进行了对比,模拟结果与试验结果吻合很好,证明有限元模型的合理性。5.考虑CFRP布与混凝土表面之间的粘结滑移,利用ANSYS的降温法对碳纤维布施加预应力以及利用单元生死对文献[29]的预应力CFRP布加固混凝土的剥离破坏进行了数值模拟,分析了预应力碳纤维布加固梁的荷载-挠度关系曲线,剥离时的胶层和碳纤维布的应力状态等,并把计算结果与试验结果进行了对比,模拟结果与试验结果吻合很好,证明有限元模型的合理性,最后还比较了预应力加固法与非预应力加固法的补强加固效果及碳纤维布的利用率等的不同之处以及最佳预应力水平的估计。数值分析结果表明,对粘贴的CFRP布施加预应力以后,加固梁的剥离荷载有较大的提高,碳纤维布得到更充分的利用,改善构件的受力性能。6.根据混凝土基本理论,在试验资料和本文有限元计算的基础上,对由跨内弯曲裂缝引起的界面剥离破坏过程及其内在机理进行了研究;结合已有的文献资料,总结并对比了现有的抗弯剥离承载力计算模型,并提出了预应力碳纤维布加固梁的最佳预应力水平。
杜海强[5]2007年在《碳纤维布加固混凝土梁抗弯承载力研究》文中研究说明碳纤维布加固混凝土结构技术是近年来建筑加固领域的一项新型加固技术。在我国，碳纤维布加固混凝土结构技术的基础研究相对薄弱，应用中还存在一些问题，而如今，就目前建筑市场来看，中国已经步入建筑业发展的第二个阶段，即新建建筑工程与加固原有建筑并重的阶段，大量房屋结构步入老化期，必须进行加固处理后才能继续使用。面对如此巨大的加固市场需求，急需一种快捷，有效，可靠的加固方法，碳纤维加固混凝土结构技术是一项新型，简捷、快速的混凝土结构加固技术，深受国内外学者的重视并得到广泛的应用与发展。因此，对此问题的研究有着重大意义。本文通过对碳纤维加固混凝土梁的研究分析，得出了一些有益的结论，主要的内容包括：1．通过对粘贴碳纤维布加固混凝土梁进行理论分析，归纳出碳纤维加固混凝土梁的叁种破坏状态，即界限破坏状态、碳纤维拉断破坏状态、以及混凝土压碎破坏状态等。然后结合现行规范，在分析叁种破坏状态受力特性和破坏机理之后，分别提出碳纤维布加固混凝土梁正截面抗弯承载力在叁种破坏状态下实用的抗弯承载力计算公式，并在实际工程中应用检验，满足实际工程需要。2．对碳纤维布加固混凝土的界面力学性能进行分析，得出加固破坏的一种重要形式，即粘结—滑移破坏，研究其破坏机理。3．通过对加固机理的分析，从微观上阐述了加固原理，因此，通过刚度和裂缝分析可知，碳纤维布加固混凝土梁承载力的增长主要取决于其刚度的提高和抑制了混凝土梁内微裂缝的开展，对提高普通钢筋混凝土梁的耐久性和承载力有重要的影响。4．采用ANSYS软件对碳纤维加固混凝土简支梁的受力性能进行了非线性有限元分析，给出了碳纤维布加固钢筋混凝土简支梁的数值研究方法。通过加固梁与未加固梁的有限元结果对比分析，可以得出，加固梁的抗弯承载力可以显着提高，此外，相对于未加固梁来说，在同一荷载作用下，加固梁的挠度比未加固梁明显减小，这些都与国内外所做试验结果相符合。5．通过工程实例，讲述碳纤维布加固在工程实践中的应用。
李素兰[6]2008年在《预应力CFRP加固桥梁抗弯性能的理论分析与数值模拟》文中提出随着交通荷载等级的不断提高,交通量的不断增加,桥梁服役年限的不断延长,许多桥梁已渐渐不能适应现代交通的要求。因此,对桥梁结构进行维修、加固和补强的研究及应用,改善桥梁的使用性能和延长桥梁的使用寿命,已引起了世界性的关注,这是一项具有重要的理论和现实意义的研究课题。本文首先介绍了桥梁加固维修的基本原则和主要方法,着重分析研究了碳纤维材料的性能。碳纤维增强塑料(CFRP)作为一种新材料在加固领域中备受重视,与传统加固方法相比,碳纤维具有高强、轻质和耐腐蚀等优点,并且施工快捷,不影响结构的外观和功能,具有广泛的应用前景。但是普通的粘贴加固方法无法发挥CFRP的高强特性,而预应力碳纤维布加固则可以有效地发挥CFRP的高强特性,抑制裂缝和变形的发展,改善使用阶段的受力性能。在参考目前预应力碳纤维布加固梁试验研究成果的基础上,对加固梁进行理论分析和数值模拟。首先基于平截面假定、无粘结滑移、无粘结剥离破坏假定,提出了预应力碳纤维加固混凝土梁全过程抗弯承载力计算公式。然后在以上叁个假定的基础上,选择合理的混凝土、钢筋、碳纤维本构关系,利用ANSYS通用有限元分析程序对预应力碳纤维布加固梁进行非线性有限元分析,得到荷载—挠度关系曲线。最后由荷载—挠度关系曲线分析了预应力碳纤维加固混凝土梁的破坏过程,推导出相应挠度计算公式。在数值模拟和理论计算中均考虑了二次受力情况。对参考文献梁进行理论计算和数值模拟,其结果与试验相吻合,表明本文计算公式和数值分析方法的正确性,可以作为模拟试验的有益补充,为实际工程加固设计提供依据。
杨君[7]2007年在《碳纤维加固钢筋混凝土结构的抗火性能分析》文中研究说明碳纤维加固混凝土结构与其它加固技术相比,有着轻质、耐腐、高强及施工便利等优势,因此在加固领域得到大量应用。但相对于钢筋混凝土等耐火材料,碳纤维材料的耐火性能极差,其材料特性在火灾环境下,随着温度的升高而迅速降低。这种致命的缺陷大大影响了加固后结构使用的安全性,在很大程度上阻碍了碳纤维加固在实际工程中进一步的推广应用。对碳纤维加固混凝土构件进行抗火设计就是为了加强建筑物的使用安全性,提高加固后结构在火灾环境下的耐火时间。本文首先利用有限元软件ANSYS对常温下碳纤维加固钢筋混凝土构件进行了受力及变形的分析,并将模拟的结果与试验的结果进行了对比分析,得出有限元分析碳纤维加固钢筋混凝土构件的可行性。然后利用传热学的基本原理,进行钢筋混凝土构件在受火过程中的温度场分析。最后比较碳纤维加固混凝土构件在有无防火保护层以及不同厚度的防火层对截面温度场的影响,得出能保证碳纤维安全工作的合理保护层厚度。从而为今后的实际工程提供一定的参考意见。
张维[8]2011年在《碳纤维布加固受损钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究》文中进行了进一步梳理现役钢筋混凝土结构存在承载力和耐久性不足的问题，如何通过有效的加固修复措施来提高结构的承载能力并延长其使用寿命，在世界范围内得到越来越广泛的关注。近年来，碳纤维增强复合材料（CFRP）以其优良的物理力学性能，被大量应用到钢筋混凝土结构的加固修复中，不少学者开展了相关的研究。目前关于CFRP加固钢筋混凝土梁的研究大多是对完好试验梁进行加固研究，对已损伤试验梁的研究较少，关于氯盐等腐蚀环境下钢筋混凝土梁的研究则更少。考虑到在役混凝土结构普遍存在的损伤劣化状态，对CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的工作性能开展深入的研究具有重要的理论与工程意义。本文采用试验的方法结合ANSYS有限元模拟，对CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了深入的研究。主要内容如下：1、在现有研究的基础上，对CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了理论分析，推导出考虑二次受力及腐蚀损伤情况下加固梁的抗弯承载能力理论计算方法；2、对经不同程度机械损伤后的钢筋混凝土梁进行了CFRP加固处理，并开展了加固处理后梁体的抗弯性能试验，并将理论计算结果与试验结果进行了比较。结果表明，损伤钢筋混凝土梁经CFRP加固后，抗弯承载能力得到了有效的提高，提高的幅度与结构所承受的机械损伤程度有关，加固后钢筋混凝土梁基本达到或超过了未加固梁的抗弯承载力。同时，其抗弯刚度也在一定程度上得到了提高。3、运用有限元分析软件ANSYS对CFRP加固机械损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了非线性有限元分析。有限元分析结果与试验结果相比，有较好的吻合性，表明基于本文的简化假设所建立的有限元模型是合理的，对于损伤钢筋混凝土梁的加固设计有一定的适用性。4、对氯盐环境下CFRP加固损伤钢筋混凝土梁的抗弯性能开展了初步的试验研究。结果表明，无论是对经受机械损伤—氯离子侵蚀的钢筋混凝土梁进行CFRP加固处理，还是CFRP加固的损伤钢筋混凝土梁经受不同时间的氯离子侵蚀之后，加固对梁体的抗弯承载力的提高都是相对有效的，但机械损伤和环境腐蚀对加固效果有一定的影响。
吕晓[9]2008年在《钢筋混凝土梁可修复性评价及修复后性能研究》文中研究表明结构的损伤识别及维修加固作为一项复杂的系统工程,引起了世界性的关注,已成为一项具有重要的理论和现实意义的研究课题。本文在分析现有钢筋混凝土结构损伤识别及加固方法的基础上,研究了用裂缝宽度对钢筋混凝土梁进行损伤评价的方法及可行性,以及不同损伤情况下,采用不同碳纤维布用量加固,对钢筋混凝土梁性能的影响。并结合有限元方法建立了合理的模拟裂缝宽度的钢筋混凝土梁和碳纤维布加固已损伤钢筋混凝土梁的有限元模型。按论文的章节顺序,本文的具体研究成果如下:(1)简述了目前国内外钢筋混凝土结构损伤的常用检测方法及判别指标,对碳纤维布在混凝土结构加固中的研究现状进行了归纳总结。分析了国内钢筋混凝土结构损伤评价及碳纤维布加固研究中存在的一些问题。(2)通过第1组(3根)钢筋混凝土简支梁的试验,文章研究了钢筋屈服后梁的挠度、裂缝宽度及钢筋应变随荷载增大的发展规律。运用有限元方法,通过多次的试算,算出试验梁的模拟结果,并提出了一些有关混凝土模型的建议。列举了国内外常用的钢筋混凝土结构正常使用状态裂缝宽度计算公式,探讨了裂缝宽度与挠度、裂缝宽度与钢筋应变的关系,提出了挠度特征值和裂缝特征值的概念,并建立了相应的关系式。为实际工程中以简单易测的裂缝宽度作为综合反映挠度、裂缝、钢筋应变的性能指标对构件的损伤程度进行评价提供了理论依据。(3)通过第2组(3根)钢筋混凝土梁的试验,文章研究了挠度、裂缝宽度、钢筋应变及残余变形、残余裂缝宽度、钢筋残余应变随荷载增大的变化规律。探讨了随损伤程度增大,变形与残余变形以及裂缝宽度、残余变形、钢筋残余应变、频率、阻尼比与残余裂缝宽度的关系。绘制了钢筋混凝土梁损伤评价图。为实际工程中以简单易测的残余裂缝宽度作为综合反映变形、裂缝、钢筋应变、频率、阻尼比的性能指标对构件的损伤程度进行评价提供了理论依据。(4)通过第3组(5根)碳纤维布加固已损伤钢筋混凝土梁的试验,文章研究了不同损伤程度、不同碳纤维布用量对梁的抗弯承载力,刚度,裂缝开展,钢筋受力状态的影响。在假定材料均质,钢筋、碳纤维布与混凝土粘结良好的理想基础上,建立的有限元模型很好地模拟了加固梁的力学性能,为定量分析碳纤维布加固已损伤钢筋混凝土梁的力学性能提供了比较完整的计算数据。介绍了与文章数据吻合良好的已损伤钢筋混凝土梁承载力和刚度计算公式。
高扬[10]2012年在《盐害环境下CFRP加固RC构件非线性有限元分析》文中研究指明钢筋混凝土凭借其物理力学性能、取材、工程造价等方面的优势，被广泛应用于工业与民用建筑、交通工程、近海工程等领域。但是，在盐害环境中钢筋混凝土结构经常出现耐久性问题，给国家带来了沉重的财政负担。因此，科学地使用非线性有限元方法，分析氯离子侵蚀下CFRP加固钢筋混凝土结构的性能变化，具有重要意义。本文首先对几种常用纤维材料及其加固混凝土结构的方法进行了对比分析，并在此基础上决定选用碳纤维布加固盐腐蚀混凝土构件。然后采用室内浸烘循环促进腐蚀试验模拟海水腐蚀，对盐害环境下未加固及CFRP加固的钢筋混凝土构件进行研究和比较。本文所用到的构件共计54根，包括18根正截面抗弯梁LM1、LM3、LM4、LM5，18根斜截面抗剪梁LV1、LV3、LV4、LV5，和18根轴心受压短柱Z1、Z3、Z4、Z5。最后，利用有限元软件ANSYS强大的非线性分析功能，科学地对盐害下未加固及碳纤维加固后的钢筋混凝土构件进行了数值模拟仿真分析，通过有限元计算与试验结果的比较，评估了ANSYS的模拟效果。
参考文献：
[1]. 芳纶纤维加固钢筋混凝土梁受弯性能研究[D]. 杨斌. 同济大学. 2008
[2]. 普通和预应力FRP加固梁的数值模拟与理论分析[D]. 张芳芳. 大连理工大学. 2008
[3]. GFRP加固钢筋混凝土梁（受弯构件）试验研究[D]. 甘贤军. 重庆交通学院. 2004
[4]. 预应力CFRP布加固混凝土梁的剥离承载力研究[D]. 陈雅云. 重庆大学. 2010
[5]. 碳纤维布加固混凝土梁抗弯承载力研究[D]. 杜海强. 中南大学. 2007
[6]. 预应力CFRP加固桥梁抗弯性能的理论分析与数值模拟[D]. 李素兰. 武汉理工大学. 2008
[7]. 碳纤维加固钢筋混凝土结构的抗火性能分析[D]. 杨君. 合肥工业大学. 2007
[8]. 碳纤维布加固受损钢筋混凝土梁抗弯性能试验研究[D]. 张维. 青岛理工大学. 2011
[9]. 钢筋混凝土梁可修复性评价及修复后性能研究[D]. 吕晓. 北京工业大学. 2008
[10]. 盐害环境下CFRP加固RC构件非线性有限元分析[D]. 高扬. 河北工业大学. 2012
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