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预应力FRP筋受弯构件非线性有限元分析

胡永骁  
【摘要】: 为了解决钢筋的锈蚀问题,国内外学者通过研究发现,采用纤维增强塑料筋(FRP)代替钢筋是最行之有效的。纤维增强塑料筋(FRP筋)是采用多股连续纤维作为增强纤维,热固性树脂作为基体材料,胶合、挤拉固化成型的一种新型复合材料,具有轻质、高强、耐腐蚀、耐疲劳等很多优点,当用于普通混凝土结构时,由于其强度高,会出现明显的超筋破坏,不安全又难以充分发挥材料性能,因此我们重点研究FRP筋在预应力混凝土中的应用。 然而,由于FRP筋的弹性模量低、具有线弹性的应力-应变关系,使得预应力FRP筋混凝土构件的结构性能与普通预应力钢筋混凝土构件存在着较大的差异,因此要对预应力FRP筋混凝土结构的力学性能和计算方法进行研究。本文在前人理论与试验研究的基础之上,对预应力FRP筋混凝土受弯构件进行了分析,主要进行了以下几方面的工作: 1.采用通用有限元软件ANSYS对无粘结预应力CFRP筋混凝土梁在外荷载作用下的受力性能进行了非线性有限元分析,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,最后与试验结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性。 2.利用已有模型对预应力FRP筋混凝土梁受力性能的一些影响参数进行分析,得出影响梁受力性能的主要因素为有效预应力的大小和混凝土的强度取值。 3.通过对试验梁受弯承载力和极限应力的计算,表明在没有新的规范或理论公式出现的情况下,可以用现行无粘结钢筋混凝土梁的设计规范来计算无粘结预应力FRP筋混凝土梁。


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