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碳纤维布加固钢筋混凝土柱受力性能的研究

作　者: 徐晶天
导　师: 刘铮
学　校: 昆明理工大学
专　业: 结构工程
关键词: FRP 加固 偏压柱 抗剪承载力 极限承载力
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
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内容摘要


碳纤维布(CFRP)加固修补混凝土结构技术是一项新兴的结构加固技术,它是利用树脂类胶结材料将碳纤维材料粘贴于混凝土表面,从而达到对结构构件补强加固及改善结构受力性能的目的。由于碳纤维材料的轻质、耐腐、高强及施工便利,在加固领域得到了大量应用。通过研究国内外相关普通混凝土柱抗剪承载力公式,将收集到的PEER数据库对普通混凝土柱抗剪承载力公式进行评估。对柱剪切破坏模式进行分类,提出尽量寻求弯曲的剪切破坏,并给出了以位移延性系数为指标的对柱剪切模式的分类方法。分析了5种不同加固规范的FRP加固柱抗剪承载力公式,通过与试验数据的计算对比,得出中国的加固规范更适于工程加固设计。其次,在理论分析的基础上,参考现行混凝土规范提出了碳纤维加固钢筋混凝土偏压柱的承载力计算公式。通过与试验数据的计算对比,证明本文给出的偏压柱承载力计算公式是适用的,可以用于工程设计。最后,使用ANSYS有限元软件对试验进行了仿真分析,分析结果表明：FRP加固对提高轴心和小偏压柱的极限承载力的效果显著,对偏心距较大的柱效果较差；使用ANSYS模拟出的破坏部位与试验结果一致,得出的极限承载力也与试验数据接近,但较试验值偏小。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-19
  1.1 结构加固的工程背景  9-10
  1.2 结构加固方法简介  10-12
  1.3 CFRP加固技术的优缺点  12-13
  1.4 国内外对FRP加固混凝土柱的研究现状  13-18
    1.4.1 国外研究现状  13-15
    1.4.2 国内研究现状  15-18
  1.5 本文研究的目的及内容  18-19
第二章 抗剪承载力研究与分析  19-40
  2.1 抗剪承载力理论研究  19-24
    2.1.1 极限破坏理论  19-21
    2.1.2 经验回归法  21-22
    2.1.3 桁架模型  22-24
  2.2 既有抗剪承载力公式评估  24-31
    2.2.1 既有抗剪承载里公式介绍  24-30
    2.2.2 抗剪承载力公式评估  30-31
  2.3 破坏模式分类  31-33
  2.4 破坏模式判断  33-35
    2.4.1 普通钢筋混凝土柱破坏模式判断方法  33-34
    2.4.2 FRP加固柱破坏模式的判断  34-35
  2.5 不同规范建议的FRP加固RC柱抗剪验算方法  35-37
  2.6 试验结果与计算结果的对比分析  37-39
  2.7 本章小结  39-40
第三章 FRP约束混凝土偏压柱的的极限承载力分析  40-54
  3.1 约束混凝土本构关系  40-42
    3.1.1 箍筋约束混凝土  40-41
    3.1.2 FRP约束混凝土  41-42
  3.2 FRP约束混凝土作用机理  42-45
    3.2.1 有效约束面积  43
    3.2.2 FRP片材加固率  43-44
    3.2.3 FRP片材的侧向约束应力  44
    3.2.4 FRP约束混凝土极限强度和峰值应变  44-45
    3.2.5 碳纤维片材的有效拉应变  45
  3.3 FRP加固钢筋混凝土柱承载力计算  45-52
    3.3.1 材料的力学模型  45-46
    3.3.2 基本假定  46-47
    3.3.3 规范公式  47-48
    3.3.4 大小偏压的判定  48-50
    3.3.5 偏心距增大系数  50
    3.3.6 大偏压碳纤维加固柱计算公式  50-51
    3.3.7 小偏压碳纤维加固柱计算公式  51-52
  3.4 计算结果分析  52
  3.5 本章小结  52-54
第四章 有限元分析  54-81
  4.1 模型单元的选取  54-56
    4.1.1 单元概述  54-55
    4.1.2 混凝土单元——Solid65  55
    4.1.3 Solid65的破坏面  55
    4.1.4 压碎与开裂行为  55-56
    4.1.5 碳纤维布单元——Shell41  56
  4.2 有限元软件ANSYS中混凝土的本构关系  56-58
  4.3 三轴受力下的混凝土破坏准则—多参数强度准则  58-61
  4.4 有限元模型的建立  61-66
    4.4.1 试验概况  61-63
    4.4.2 结构的离散性  63-64
    4.4.3 收敛准则  64
    4.4.4 ANSYS程序中参数的输入  64-65
    4.4.5 有限元模型  65-66
  4.5 ANSYS程序分析结果  66-74
    4.5.1 应力云图  66-69
    4.5.2 破坏部位与试验对比分析  69-73
    4.5.3 极限承载力  73-74
  4.6 不同加固方案的模拟计算  74-79
    4.6.1 模拟计算加固方案  74-75
    4.6.2 模拟计算结果  75-79
  4.7 本章小结  79-81
第五张结论与展望  81-83
  5.1 结论  81
  5.2 展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-89
附录A  89

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