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混杂FRP筋混凝土连续梁非线性有限元分析

作　者: 何艳涛
导　师: 蔡江勇
学　校: 武汉理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 混杂FRP筋 内力重分布 非线性 有限元分析
分类号: TU377
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


近年来,纤维增强塑料(FRP)筋在在工业与民用建筑中的发展越来越迅速,但是FRP筋材料的直至破坏仍保持完全线弹性的性能,使其更进一步的应用受到了限制,FRP筋混凝土构件不具有钢筋混凝土构件一样良好的塑性和变形性能。为此许多专家学者提出了一些改善其变形性能的方法,其中最有效的是进行不同纤维的混杂配置,这样制成的混杂FRP筋具有类似钢筋的变形性能。目前,关于混杂FRP筋及其混凝土构件的研究已经深入开展,本文主要研究了混杂FRP筋连续梁变形性能,其主要内容如下：本文的目的主要是研究具有较好变形性能的混杂FRP筋应用到连续梁中所能够表现出的塑性变形能力,进而分析混凝土连续梁实现内力重分布程度,为混杂FRP筋在超静定结构中的应用和发展提供理论分析依据。本文采用有限元软件ANSYS对混杂FRP连续梁的受力变形全过程进行了数值模拟,并对建模方法、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,在分析中主要考虑了混杂FRP筋以及混凝土梁中材料的非线性本构关系,本文混杂FRP筋的本构关系是建立在已有的试验研究的基础之上。本文的有限元分析结果表明,混杂FRP筋与混凝土之间的粘结滑移关系以及混凝土的强度等级对混凝土简支梁的变形性能的影响较小,混杂FRP筋简支梁的变形能力主要取决于FRP筋的材料性能。对于混杂FRP筋应用于混凝土连续梁中,有限元分析软件的非线性分析结果表明,混杂FRP筋可以使连续梁中间支座截面处可以产生一定程度的塑性转动,连续梁结构能够实现十分明显的弯矩内力重分布,尽管其程度还无法与适筋截面的钢筋连续梁相比。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 FRP筋的发展  9
  1.2 国内外FRP筋混凝土结构的研究现状  9-11
  1.3 问题研究的意义和可行性  11-12
    1.3.1 问题研究的意义  11-12
    1.3.2 问题研究的可行性  12
  1.4. 本文研究的主要内容  12-14
第2章 混杂FRP筋特性分析  14-21
  2.1 普通FRP筋的物理力学性能  14-15
  2.2 混杂FRP筋的研究现状  15-17
  2.3 混杂FRP筋的变形性能  17-19
  2.4 混杂FRP筋的应力应变曲线取值  19-21
第3章 FRP筋混凝土连续梁的有限元模型  21-32
  3.1 混凝土的模拟  21-24
    3.1.1 混凝土本构关系  21-22
    3.1.2 混凝土的破坏准则  22-23
    3.1.3 混凝土SOLID65单元  23-24
  3.2 FRP筋的模拟  24-28
    3.2.1 钢筋的本构关系  24-27
    3.2.2 混杂FRP筋LINK8单元  27-28
  3.3 ANSYS非线性分析  28-32
    3.3.1 非线性方程求解的方法  28-29
    3.3.2 牛顿—拉普森(NEWTON-RAPHSON)迭代方法  29-30
    3.3.3 ANSYS非线性分析的收敛控制  30-32
第4章 FRP筋混凝土构件变形性能的影响因素  32-45
  4.1 FRP筋与混凝土之间的粘结锚固对构件变形的影响  32-43
    4.1.1 FRP筋与混凝土之间粘结锚固性能的研究现状  32-33
    4.1.2 FRP筋粘结锚固的本构关系  33-36
    4.1.3 FRP筋混凝土考虑粘结锚固的有限元分析  36-37
    4.1.4 基于能量法定义FRP筋混凝土构件的延性  37-39
    4.1.5 FRP筋混凝土梁的试验与计算比较  39-43
  4.2 混凝土的强度等级对FRP混凝土构件变形的影响  43-45
第5章 混杂FRP筋混凝土连续梁内力重分布分析  45-57
  5.1 混杂FRP筋混凝土简支梁变形性能研究  45-47
  5.2 混杂FRP筋混凝土连续梁模型  47-49
  5.3 混杂FRP筋混凝土连续梁有限元分析结果  49-50
  5.4 混杂FRP筋混凝土连续梁弯矩调幅系数分析  50-52
    5.4.1 超静定结构的塑性理论  50-51
    5.4.2 连续梁的塑性理论计算方法-调幅法  51-52
  5.5 混杂FRP筋混凝土连续梁弯矩调幅系数计算  52-57
第6章 结论与建议  57-59
  6.1 本文主要的研究内容和结论  57
  6.2 建议  57-59
参考文献  59-62
作者在攻读硕士期间发表的学术论文  62-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 特种混凝土结构
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