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混杂FRP筋混凝土连续梁非线性有限元分析

何艳涛  
【摘要】:近年来,纤维增强塑料(FRP)筋在在工业与民用建筑中的发展越来越迅速,但是FRP筋材料的直至破坏仍保持完全线弹性的性能,使其更进一步的应用受到了限制,FRP筋混凝土构件不具有钢筋混凝土构件一样良好的塑性和变形性能。为此许多专家学者提出了一些改善其变形性能的方法,其中最有效的是进行不同纤维的混杂配置,这样制成的混杂FRP筋具有类似钢筋的变形性能。目前,关于混杂FRP筋及其混凝土构件的研究已经深入开展,本文主要研究了混杂FRP筋连续梁变形性能,其主要内容如下: 本文的目的主要是研究具有较好变形性能的混杂FRP筋应用到连续梁中所能够表现出的塑性变形能力,进而分析混凝土连续梁实现内力重分布程度,为混杂FRP筋在超静定结构中的应用和发展提供理论分析依据。 本文采用有限元软件ANSYS对混杂FRP连续梁的受力变形全过程进行了数值模拟,并对建模方法、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,在分析中主要考虑了混杂FRP筋以及混凝土梁中材料的非线性本构关系,本文混杂FRP筋的本构关系是建立在已有的试验研究的基础之上。 本文的有限元分析结果表明,混杂FRP筋与混凝土之间的粘结滑移关系以及混凝土的强度等级对混凝土简支梁的变形性能的影响较小,混杂FRP筋简支梁的变形能力主要取决于FRP筋的材料性能。 对于混杂FRP筋应用于混凝土连续梁中,有限元分析软件的非线性分析结果表明,混杂FRP筋可以使连续梁中间支座截面处可以产生一定程度的塑性转动,连续梁结构能够实现十分明显的弯矩内力重分布,尽管其程度还无法与适筋截面的钢筋连续梁相比。


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