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粘贴加固混凝土梁的剥离研究

鲍安红  
【摘要】:本文对表面粘贴加固混凝土梁的剥离进行了研究。通过综述加固梁的研究现状,阐述了加固梁的基本理论,说明了进行剥离研究的必要性。提出了加固梁的有限元模型,特别是针对剥离研究的加固梁的FEM 模型,提出了加固梁的剥离准则,并基于所提出的FEM 模型和剥离准则,应用ANSYS 软件,以粘钢加固梁为例,进行了剥离的仿真分析研究,提出粘钢加固梁考虑剥离的承载力修正的计算方法。具体研究内容如下: 本文说明了对粘贴加固混凝土梁进行剥离研究,以及在剥离理论上完善加固梁设计计算方法的必要性。表面粘贴加固混凝土梁,利用了混凝土抗压性能好,粘贴加固材料抗拉性能好的特性,来提高梁的承载力。在粘贴加固混凝土梁的理论中,对于加固混凝土梁的承载力计算,目前采用的是极限强度理论,把外部粘贴的加固材料等同于混凝土梁内部钢筋,沿袭了钢筋混凝土结构的强度理论来对加固梁进行设计计算,认为外部加固材料提供给梁的抗力基于加固材料的抗拉强度,忽略了加固材料的剥离影响。因此对表面粘贴加固混凝土梁的剥离进行研究,以确定表面加固材料剥离对梁承载力的具体影响,以此完善加固梁的设计计算方法,是很有必要的。 提出了粘贴加固混凝土梁的有限元模型,并以ANSYS 为平台,对各种材料选用相应的本构模型,根据加固混凝土梁的特点,按分离式的模型提出了加固梁的有限元模型。其中混凝土选用8 节点六面体的SOLID65 单元,胶层选用8 节点六面体SOLID45 单元,钢筋采用2 节点的LINK8 单元,表面加固材料视材料种类和厚度选取合适的单元类型,利用ANSYS 特有的‘生死单元’设置混凝土裂缝,并对裂缝处单元进行细化,提出了针对剥离分析的粘贴加固混凝土梁的有限元模型。 提出了粘贴加固混凝土梁的剥离准则。为对表面粘贴加固混凝土梁的表面加固材料的剥离现象进行理论研究和有限元分析,本文提出了“剥离准则“的概念,即判断剥离的标准。提出了表面粘贴加固材料的剥离准则——“界面混凝土的主应力达到混凝土抗拉强度极限”,并提出了表面加固材料的剥离准则表达式,用碳纤维加固混凝土梁的有限元分析来验证了所提出剥离准则的合理性。 研究了梁底粘钢的加固梁的底钢板剥离,提出了梁底钢板的剥离验算式。文中把提出的有限元模型和剥离准则应用于粘钢加固梁中,对梁底钢板的剥离进行研究。首先对梁底钢板的剥离进行了试验研究,发现梁底钢板的剥离对梁的抗弯承载力有影响,据此提出在梁底粘钢加固混凝土梁时,需要对梁底钢板的剥离进行验算。对照试验建立了加固梁的有限元模型,利用混凝土的开裂准则和梁底钢


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