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粘贴CFRP加固预应力混凝土梁受力性能研究

作　者: 王勇华
导　师: 贺拴海
学　校: 长安大学
专　业: 桥梁与隧道工程
关键词: CFRP 预应力混凝土梁加固极限承载力二次受力
分类号: U441
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文研究了预应力混凝土梁经粘贴碳纤维布(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)加固后的正截面受弯性能,并对实际工程中的设计方法提出了一些建议。研究是通过采用有限元分析软件ANSYS进行有限元数值模拟试验来完成。数值试验针对配筋率、配筋强度比、CFRP加固量、恒活载比例、卸载量、预应力钢筋预应力强度共计6个影响因素,每个影响因素包含5个水平数进行。通过采用正交试验设计方法总共设计了25片梁。针对这25片梁分别研究了预应力混凝土梁经粘贴碳纤维布加固后的正截面抗弯加固效果,受力全过程,预应力混凝土梁的裂缝特性,CFRP强度利用率以及本文所考察的各个影响因素对于预应力混凝土梁经粘贴碳纤维布加固后的极限抗弯承载力、极限挠度与屈服挠度比值的影响。在理论方面,本文基于非线性理论通过静力平衡方程以及变形协调方程推导出了预应力混凝土梁经粘贴碳纤维布后的极限抗弯承载力的一般计算公式。经验证,理论公式的计算结果与本文有限元数值模拟试验所得的计算结果符合良好。为了使本文的研究结论能适用于实际工程中,提出了适于实际工程设计使用的抗弯极限承载力简化计算公式,此计算公式具有较好的适应性,可以在避免产生不良破坏形式的加固梁的同时对加固梁的极限抗弯承载力进行简化计算。最后,对于此类问题的进一步研究提出了展望。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-16
  1.1 引言  9
  1.2 预应力结构加固技术现状  9-10
  1.3 CFRP加固理论研究现状  10-14
    1.3.1 CFRP加固技术应用现状  10-11
    1.3.2 欧洲的研究情况  11-13
    1.3.3 北美的研究情况  13
    1.3.4 日本的研究情况  13-14
    1.3.5 国内的研究情况  14
  1.4 本文研究目的及内容  14-16
第二章 CFRP加固预应力混凝土梁数值试验  16-54
  2.1 研究目的  16
  2.2 设计数值模型试验  16-31
    2.2.1 基本假定  16-17
    2.2.2 模型参数选取  17-18
    2.2.3 单元类型选取  18-21
    2.2.4 材料特性  21-24
    2.2.5 正交试验设计  24-28
    2.2.6 建模  28-31
  2.3 试验结果  31-33
  2.4 结果分析  33-52
    2.4.1 破坏形式  33-42
    2.4.2 挠度变化及影响因素  42-44
    2.4.3 极限弯矩变化及影响因素  44-46
    2.4.4 极限挠度与屈服挠度比值的变化及影响因素  46-50
    2.4.5 CFRP利用率及影响因素  50-52
  2.5 本章小结  52-54
第三章加固梁正截面极限承载力理论分析  54-64
  3.1 常用分析方法  54-56
  3.2 受力全过程分析  56-60
    3.2.1 预应力施加结束阶段  57-58
    3.2.2 粘贴CFRP加固阶段  58-60
    3.2.3 极限阶段  60
  3.3 论公式计算结果与有限元计算结果对比分析  60-63
    3.3.1 编制计算机程序  60-61
    3.3.2 对比计算结果  61-63
  3.4 本章小结  63-64
第四章设计用简化公式推导  64-69
  4.1 加固前的求解  64-65
  4.2 CFRP加固量的确定  65-66
    4.2.1 计算CFRP最大加固量  65
    4.2.2 计算CFRP最小加固量  65-66
  4.3 计算加固梁极限弯矩  66-67
  4.4 算例分析  67-68
  4.5 本章小结  68-69
结论与展望  69-71
  结论  69-70
  展望  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士学位期间参与的项目  74-75
致谢  75

粘贴CFRP加固预应力混凝土梁受力性能研究

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