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碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性有限元分析

黄秋风  
【摘要】:碳纤维布补强加固混凝土结构技术作为一中新兴的、技术含量高的加固方法,具有很高的研究、推广价值,能够带来巨大的社会经济效益。近十几年来,人们对用碳纤维布进行混凝土结构加固进行了大量研究,其加固理论和技术得到迅速发展。有限元计算理论日趋成熟,为结构补强加固提供了有利的计算工具,用其编写的程序能较好的模拟结构受力发展的全过程,从而为试验和工程应用提供参考。 本文在非线性有限元理论的基础上,自行编写了碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能的非线性有限元分析程序。文中介绍了程序编制的原理和方法,并且与试验结果进行对比分析。具体内容如下: 1、程序中混凝土采用矩形单元,钢筋和加固层采用线单元,并且采用了双弹簧单元模拟钢筋与混凝土之间的粘结滑移、混凝土与CFRP之间的粘结滑移; 2、混凝土单元的本构关系采用D-P模式和K-G破坏准则;Houde和Mirza的粘结滑移理论; 3、采用双线性位移模式,应用虚功原理推导了矩形单元的单元刚度阵; 4、计算结果表明,混凝土强度、碳纤维布的抗拉强度以及加固构件的纵向钢筋的配筋率是影响加固效果的主要原因。 5、通过对二期荷载作用下的加固分析得出:当一期荷载较大时,对结构的加固是不利的,应在加固前尽量卸除荷载; 程序具有的主要功能和特点 1、可以进行普通的未加固的钢筋混凝土梁的受力分析; 2、可以用于CFRP或其他片材的抗弯加固计算; 3、可以用于二期荷载下的加固计算; 4、实现了人机对话,界面简洁、友好,操作方便; 5、程序最终绘制出结构破坏图、裂缝随荷载发展图、荷载-挠度曲线图,计算结果直观明了。


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