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CFRP持载加固混凝土柱的有限元分析

李赵怡  
【摘要】: 纤维材料加固技术作为一种新兴的科技含量较高的建筑物加固技术,近年来在工程中的应用越来越广泛。特别是通过这次汶川地震表明,利用FRP补强加固基于抗震的框架结构将成为近期工程加固领域研究的热点。近年来国内外学者对FRP补强加固技术也进行了大量深入的试验研究,由于受到各方面因素的限制,基于试验的研究手段普遍未考虑加固结构二次受力的应变滞后问题,而在实际加固工程中,往往又无法做到完全卸载。因此,对FRP持载加固混凝土结构的研究具有重要的工程价值和广泛的应用前景。但由于影响混凝土构件力学性能的因素较多,加之混凝土性能的离散性以及非线性,对诸多影响因素进行大量的试验研究是不现实也不经济的。而采用计算机模拟分析解决这一问题是相对简便和有效的方法。随着有限元技术特别是钢筋混凝土有限元技术的发展,采用有限元的方法对钢筋混凝土结构的受力全过程进行分析成为现实。因此,本文针对上述情况,采用大型商业有限元分析软件ANSYS中的生死单元技术对碳纤维布持载加固混凝土柱的二次受力问题进行了初步分析,主要做了以下的工作: (1)用ANSYS有限元分析软件对碳纤维布持载加固高强混凝土方柱轴压下的试验过程进行了数值模拟分析。得到了试件的极限承载力,方柱纤维的应变分布情况、应力-应变曲线以及极限荷载时纤维布应变随截面高度变化曲线等。并把模拟结果和试验结果进行了对比分析,二者吻合较好。 (2)用ANSYS有限元分析软件对碳纤维布持载加固偏心受压试件的受载全过程进行了数值模拟分析,得到了试件持载加固前后的极限承载力、某些时刻的裂缝分布图、极限荷载时混凝土和纤维布的应力分布云图、持载加固前后受压区混凝土的荷载—应变曲线,受拉、受压区钢筋应变随荷载的变化曲线以及荷载挠度曲线等。分析这些结果可知,模拟计算结果和试验结果吻合较好,说明文中所用的有限元模型和分析方法是合理可行的,可以为实际加固工程提供理论参考。


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