学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

FRP筋混凝土梁受弯性能分析和数值模拟

作　者: 梁利利
导　师: 史庆轩
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: FRP筋混凝土梁受弯性能数值模拟受弯承载力计算
分类号: TU375.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 102次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

钢筋混凝土结构是一种量大面广的结构形式,但是结构中钢筋的腐蚀问题严重影响了结构的实用性、耐久性和安全性。而纤维增强塑料筋(FRP筋)与钢筋相比具有抗拉强度高、耐腐蚀性能好、非磁性、重量轻以及设计性良好等优点。在混凝土结构中,将FRP筋全部或部分代替钢筋,与混凝土结合形成FRP筋混凝土结构是解决钢筋锈蚀问题的根本方法。因此,开展FRP筋混凝土梁受力性能研究具有重要的意义。论文在已有试验研究的基础上,分别采用理论分析和数值模拟的研究方法,对FRP筋与混凝土的粘结性能、FRP筋混凝土梁受力性能和受弯承载力进行了较为深入的研究。首先结合试验研究,对FRP筋与混凝土的粘结性能、粘结破坏机理进行了分析,并与钢筋和混凝土的粘结性能进行了对比,分析了混凝土强度、保护层厚度、粘结长度、FRP筋直径和外形等因素对FRP筋与混凝土粘结性能的影响,提出FRP筋与混凝土的粘结滑移本构模型。采用大型有限元分析软件ABAQUS,通过选取合理单元模型、材料本构关系和破坏准则,对FRP筋混凝土梁受弯性能进行了数值模拟,计算与试验结果吻合较好,验证了选取模型的适用性,进一步分析了FRP筋混凝土梁受弯特点和破坏阶段划分,并与钢筋混凝土梁受弯性能进行了对比。通过非线性数值模拟,分析了配筋率、混凝土强度、截面尺寸、纤维类型和荷载形式等因素对FRP筋混凝土梁受力性能的影响。对配有部分钢筋的FRP筋混凝土梁的受力性能进行探讨。最后,论文根据变形协调关系推导了界限受压区高度、界限配筋率和FRP筋混凝土梁承载力计算公式,并通过试验结果对公式进行了验证。结合实验对FRP筋的应力状态进行了分析。论文工作对以后深入研究FRP筋混凝土构件的受力性能奠定了一定的基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究背景与意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-14
    1.2.1 国外研究现状  10-12
    1.2.2 国内研究现状  12-13
    1.2.3 各国规范编制情况  13-14
  1.3 FRP 筋在工程中应用  14-15
  1.4 本文主要研究工作  15-17
2 FRP 筋与混凝土粘结性能研究  17-35
  2.1 概述  17
  2.2 FRP 筋的生产及物理力学性能  17-22
    2.2.1 FRP 筋生产工艺  17-18
    2.2.2 FRP 筋纤维的种类及其特点  18
    2.2.3 FRP 筋种类的划分  18-19
    2.2.4 FRP 筋的力学性能  19-22
  2.3 FRP 筋与混凝土的粘结性能  22-26
    2.3.1 试验方法  22
    2.3.2 粘结破坏机理  22-24
    2.3.3 影响粘结性能的主要因素  24-26
    2.3.4 与钢筋和混凝土粘结性能对比分析  26
  2.4 FRP 筋与混凝土的粘结滑移本构模型  26-30
    2.4.1 BPE 模型  26-27
    2.4.2 改进的BPE 模型  27-28
    2.4.3 Malvar 模型  28
    2.4.4 CMR 模型  28-29
    2.4.5 连续曲线模型  29-30
  2.5 新模型的提出  30-32
    2.5.1 拔出破坏粘结滑移本构模型  30-31
    2.5.2 劈裂破坏粘结滑移本构模型  31-32
  2.6 本章小节  32-35
3 FRP 筋混凝土梁非线性有限元分析  35-49
  3.1 概述  35
  3.2 ABAQUS 软件简介  35-36
  3.3 基于ABAQUS 的FRP 筋混凝土梁非线性有限元模型  36-40
    3.3.1 单元模型  36-37
    3.3.2 本构关系和破坏准则  37-40
    3.3.3 单元划分、边界条件及荷载施加方式  40
  3.4 FRP 筋混凝土梁非线性有限元分析  40-47
    3.4.1 FRP 筋混凝土梁试验概况  40-41
    3.4.2 试验结果分析  41-42
    4.4.3 FRP 筋混凝土梁有限元计算分析  42-44
    3.4.4 FRP 筋混凝土梁受力全过程分析  44-46
    3.4.5 FRP 筋混凝土梁与普通钢筋混凝土梁受力性能对比分析  46-47
  3.5 本章小结  47-49
4 FRP 筋混凝土梁受力性能的影响因素分析  49-55
  4.1 概述  49
  4.2 FRP 筋混凝土梁受力性能影响因素分析  49-53
    4.2.1 配筋率的影响  49-50
    4.2.2 混凝土强度的影响  50-51
    4.2.3 截面尺寸的影响  51
    4.2.4 FRP 筋类型的影响  51-52
    4.2.5 荷载形式的影响  52-53
  4.3 配有部分钢筋的FRP 筋混凝土梁受力性能  53-54
  4.4 本章小结  54-55
5 FRP 筋混凝土梁正截面抗弯承载力计算方法  55-63
  5.1 FRP 筋混凝土梁破坏模式  55-56
  5.2 基本假定  56-57
  5.3 相对界限受压区高度与界限配筋率的计算方法  57-58
  5.4 FRP 筋混凝土梁承载力计算方法  58-60
  5.5 FRP 筋混凝土梁正截面承载力计算公式验证  60-61
  5.6 FRP 筋应力状态分析  61-62
  5.7 本章小节  62-63
6 结论和展望  63-65
  6.1 结论  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-67
参考文献  67-72
附录  72
  附录一：攻读硕士期间研究成果（论文）  72

FRP筋混凝土梁受弯性能分析和数值模拟

内容摘要

全文目录

相似论文