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CFRP加固钢筋混凝土及预应力混凝土梁抗弯性能研究
作 者: 裴阳阳
导 师: 王建国
学 校: 合肥工业大学
专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 碳纤维布 钢筋混凝土梁 预应力混凝土梁 加固 抗弯承载力
分类号: TU37
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
碳纤维增强复合材料由于具有质量轻、施工便捷、高强高效等优点,已经逐渐被人们所认识并广泛应用于桥梁结构的加固修补中。本文针对桥梁结构中最常见的钢筋混凝土及预应力混凝土梁进行加固分析,目前对此类问题的研究以模型试验居多,本文在介绍钢筋混凝土理论的基础上,采用数值模拟与理论分析相结合的方法对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的抗弯性能进行了分析,并对主要影响参数进行了深入的研究,本文的主要研究内容和结论如下。1、针对钢筋混凝土结构有限元法,系统的阐述了非线性问题的求解方法与收敛准则,以及屈服准则、强化模型等塑性理论,为下文有限元分析奠定理论基础。2、采用有限元分析软件ANSYS建立试验梁的有限元模型,将有限元计算所得特征荷载、荷载—位移曲线与试验结果进行了对比分析,结果表明有限元计算结果与试验结果误差较小,有限元法可以模拟碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯破坏全过程。3、采用正交法设计了25根预应力混凝土有限元数值试验梁,重点分析加固后梁的破坏模式,对加固前后梁的极限弯矩及极限挠度变化情况进行分析,分析了各因素对预应力混凝土梁加固效果的影响。4、基于平截面假定,参照现有的规范,给出了碳纤维布加固预应力混凝土梁正截面受弯承载力的简化计算公式,并简述了具体的计算过程。
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全文目录
摘要 5-6 ABSTRACT 6-7 致谢 7-13 第一章 绪论 13-19 1.1 引言 13 1.2 钢筋混凝土梁的加固方法简介 13-15 1.3 CFRP 加固混凝土结构的研究现状 15-17 1.4 本文研究的主要内容 17-19 第二章 CFRP 加固钢筋混凝土梁有限元基本理论 19-29 2.1 概述 19-20 2.2 非线性问题的分类和求解方法 20-23 2.2.1 非线性问题的分类 20 2.2.2 非线性问题的求解方法 20-23 2.3 迭代法的收敛准则 23-24 2.4 塑性理论简介 24-28 2.4.1 屈服准则 24-26 2.4.2 流动法则 26 2.4.3 强化模型 26-28 2.5 本章小结 28-29 第三章 CFRP 加固普通钢筋混凝土梁的计算分析 29-48 3.1 ANSYS 简介 29 3.2 CFRP 加固钢筋混凝土梁试验概述 29-32 3.2.1 试验设计 29-30 3.2.2 材料性能 30 3.2.3 试验方案 30-31 3.2.4 试验结果 31-32 3.3 有限元模型的建立 32-42 3.3.1 前处理 32-40 3.3.2 加载与求解 40-41 3.3.3 通用与时间历程后处理 41-42 3.4 有限元计算结果分析比对 42-47 3.4.1 特征荷载与位移 42-43 3.4.2 荷载—跨中位移曲线 43-47 3.5 本章小结 47-48 第四章 CFRP 加固预应力混凝土梁的计算分析 48-76 4.1 概述 48 4.2 试验设计 48-59 4.2.1 基本假定 48 4.2.2 几何及物理参数的选择 48-50 4.2.3 有限元单元的选取 50-51 4.2.4 材料本构关系及单元参数的选取 51-53 4.2.5 正交试验设计 53-56 4.2.6 模型建模 56-59 4.3 试验结果 59-61 4.4 结果分析 61-75 4.4.1 破坏模式 61-71 4.4.2 极限弯矩变化及影响因素 71-73 4.4.3 极限弯矩变化及影响因素 73-75 4.5 本章小结 75-76 第五章 CFRP 加固预应力混凝土梁的简化设计方法 76-86 5.1 概述 76 5.2 理论分析方法 76-78 5.3 全过程受力分析 78-82 5.3.1 预应力施加完毕阶段 79-80 5.3.2 加固阶段 80-81 5.3.3 极限破坏阶段 81-82 5.4 简化设计方法 82-85 5.4.1 加固前状态简化计算 82 5.4.2 最大及最小加固量的判断 82-84 5.4.3 极限弯矩计算 84 5.4.4 计算算例及分析 84-85 5.5 本章小结 85-86 第六章 结论与展望 86-88 6.1 结论 86 6.2 展望 86-88 参考文献 88-92 攻读硕士学位期间发表的论文 92-93
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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
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