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基于固有频率的碳纤维布加固钢筋砼梁损伤研究

郑国梁  
【摘要】: 本文在对国内外碳纤维布加固钢筋混凝土梁和未加固钢筋混凝土梁动力特性研究统计分析的基础上,参照试验结果,对钢筋混凝土梁利用碳纤维布加固前后的损伤程度及损伤位置与钢筋混凝土梁固有频率之间的关系进行了有限元模拟分析。具体进行了以下几个方面的工作: (1)根据试验构件,建立了钢筋混凝土梁的有限元模型,在无损伤状态下,对素混凝土梁、钢筋混凝土梁和碳纤维布加固钢筋混凝土梁的各阶固有频率进行了有限元计算,并与试验结果对比,研究了无损伤状态下不同混凝土梁固有频率的关系,并根据结果,验证模型的正确性。 (2)利用有限元方法,分别计算了碳纤维布加固钢筋混凝土梁和未加固钢筋混凝土梁的开裂荷载,并以此荷载为幅值,对碳纤维布加固钢筋混凝土梁进行了动力谐响应分析,研究了其开裂荷载与结构固有频率之间的关系;同时研究了梁出现初始损伤(刚刚开裂状态)时和无损伤状态时,其固有频率的变化。 (3)研究了碳纤维布加固钢筋混凝土梁和未加固钢筋混凝土梁在不同荷载阶段(即不同损伤阶段)损伤程度与固有频率之间的关系,与试验值进行对比,并在简支梁弯曲振动基本频率求解公式的基础上,通过归纳推导,提出了基于动力测试数据的结构损伤识别方法。 (4)利用有限元程序ANSYS建立了84个损伤梁的模型,包括42个碳纤维布加固钢筋混凝土梁和42个未加固钢筋混凝土梁,利用缺口模拟损伤,通过变化缺口的高度和位置,模拟钢筋混凝土梁损伤的程度和损伤位置,根据ANSYS模态分析计算的结果,系统研究了模型梁不同损伤程度加固前后和不同损伤位置加固前后的结构损伤与固有频率之间的关系。 (5)对理论分析、试验研究和有限元模拟得出的主要结论进行了详细阐述,并对结构损伤检测和碳纤维布加固提出了研究展望。


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