玄武岩纤维布加固钢筋混凝土T型梁力学性能数值分析

摘要

玄武岩纤维(BFRP)复合材料是一种新型复合材料，具有强度高、耐腐蚀、耐高温、良好的延伸率以及价格低廉等优点，当前越来越受到国内外专家学者的青睐。本文基于试验研究与有限元数值分析理论对玄武岩纤维布加固钢筋混凝土 T型梁的受弯性能进行了数值分析，以期为工程应用提供依据。
　　本文采用ABAQUS有限元数值分析软件，结合损伤断裂原理，对BFRP加固钢筋混凝土 T型梁加固后力学性能进行了数值分析与验证。采用了内聚力模型的损伤和开裂行为来模拟粘接界面，通过有限元数值结果与试验结果的对比，验证了有限元模型的合理性，并进一步研究了翼缘高度、配筋率、弹性模量、粘贴层数、U型箍布置情况和二次受力情况等主要因素对加固效果的影响。有限元分析结果表明：试验工况下，武岩纤维布加固钢筋混凝土 T型梁粘接胶层没有发生破坏，能够有效传递混凝土梁与玄武岩纤维布之间的应力；加固翼缘较高的T型梁，承载力提高较多，加固效果更为明显；玄武岩纤维布适用于加固配筋率相对较低的适筋梁，配筋率较高时加固效果不明显；弹性模量较高的玄武岩纤维布能够提高截面的极限承载力，不过会降低截面延性；增加U型箍可以提高截面抗剪能力，改善加固效果；二次受力情况的结构加固效果会由于初始负荷的增加而降低，同时延性也会相应降低。
　　本文结合有限元数值分析结果与已有试验研究结果，分析了对 BFRP加固钢筋混凝土 T型梁加固效果起主要作用的影响因素，提出较为经济合理的玄武岩纤维布加固方式，总结出工程加固方案与设计方法建议，为实际工程应用提供一定的参考。
　　本文的创新点：以试验为基础，采用数值分析的方法，分析了加固梁在各种影响因素下的破坏模式；选用界面单元模拟了玄武岩纤维布与钢筋混凝土之间的粘接胶层；数值模拟了在二次受力情况下，玄武岩纤维布的加固效果。

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主要符号

1 绪 论

1.1 引言

1.2 钢筋混凝土结构加固的基本原理

1.3 FRP加固钢筋混凝土梁破坏模式

1.4 玄武岩纤维简介

1.5 玄武岩纤维布加固钢筋混凝土结构的研究现状

1.6 本文主要的研究工作

2 BFRP加固钢筋混凝土T型梁受弯性能试验方案

2.1 引言

2.2 试验过程概述

2.3 本章小结

3 损伤断裂问题的有限元分析方法

3.1 引言

3.2 断裂力学基础

3.3 断裂理论

3.4 损伤理论

3.5 本章小结

4 BFRP加固钢筋混凝土T型梁有限元数值分析

4.1 引言

4.2有限元分析数值模型

4.3有限元数值数值结果分析

4.4 误差分析

4.5 本章小结

5 BFRP加固钢筋混凝土T型梁受弯性能影响因素分析

5.1 引言

5.2 BFRP加固钢筋混凝土T型梁受弯性能影响因素

5.3 工程加固方案和设计方法建议

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要工作和结论

6.2 本文创新点

6.3 存在的问题及工作展望

致谢

参考文献