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碳纤维片材加固钢结构的有限元分析

刘昆  
【摘要】: 结构加固是土木工程中的一个重要研究领域,而纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymers,简称FRP)加固工程结构则是一种新型的结构加固技术,是结构加固领域的研究热点之一。目前FRP加固混凝土结构领域已经有了较多的研究和应用,相应的设计方法与施工工艺也日益成熟。而有关FRP在钢结构领域的研究和应用国内外都涉足甚少,本文以有限元方法为基础,对粘贴碳纤维加固钢结构的技术进行了研究。 在总结国内外关于FRP加固修复钢结构理论分析和试验研究的基础上,本文对FRP加固修复钢结构的特殊性及关键问题进行了系统的论述,包括FRP与钢梁之间的粘结机理、对加固材料的要求、FRP与钢梁材料的表面处理、FRP与钢梁之间的荷载传递及构造措施等。 本文通过ANSYS有限元的方法对碳纤维加固钢结构进行了验证,提出了“三维实体—弹簧—壳元”有限元模型,对采用ANSYS分析的关键技术进行了论述,并采用该模型对受弯钢梁粘贴FRP加固后的性能进行了分析,并对加固效果的影响因素进行了讨论。 通过研究分析得出了若干结论和建议,对FRP加固修复金属结构技术的发展和完善具有一定的参考价值。


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