玄武岩纤维布加固钢筋混凝土圆柱偏压承载力有限元分析

摘要

混凝土结构由于长时间处于不良环境下而使得钢筋产生锈蚀、混凝土发生劣化，无法避免地会使得结构构件强度的降低、损伤的累积和抗力衰减等;或由于建筑用途发生变化需要提高原有结构构件的设计等级;或发生地震、火灾等自然灾害以及车船撞击等偶发事件，或由于施工问题、结构超过设计使用年限而仍需使用等原因，使建筑物可能存在严重的安全问题;因此亟需对其进行增强或加固。建筑中的结构柱是最为主要的承重构件，因此混凝土结构柱的加固技术也成为当前结构工程中的重点研究课题。
　　由于FRP具有的优良特性，比如高比强度（重量和强度之比）、应用面广、结构影响较小和耐腐蚀性强，以及施工的方便快捷性等，将其应用于钢筋混凝土结构柱的加固有十分明显的优势。而BFRP（玄武岩纤维）由于具有力学性能良好、稳定性高和价格较低，以及国内生产技术成熟等优点，因此它比其它的FRP材料更具优势。本文重点对BFRP加固钢筋混凝土圆柱偏压承载性能进行了试验和有限元分析。
　　本文针对BFRP加固钢筋混凝土圆柱偏压性能的有限元分析进行了以下几个方面的工作:
　　首先基于大型通用有限元软件ABAQUS，选用合适的混凝土、钢筋和BFRP的本构关系，考虑钢筋与混凝土的相互关系、混凝土与BFRP的相互关系，建立起两端为简支状态的FRP加固钢筋混凝土的有限元模型。
　　接着将建立起的有限元模型与七组试验研究数据进行对比分析，验证所建立的模型的合理性。
　　随后分析研究BFRP包裹层数和偏心率等不同因素对BFRP加固钢筋混凝土圆柱偏压性能的影响。
　　结果表明，建立的BFRP加固钢筋混凝土圆柱的有限元模型能较好地模拟柱在轴压和偏压状态下的承载力等性质，与试验结果比较吻合。采用BFRP包裹加固钢筋混凝土圆柱，可以很好地提高钢筋混凝土圆柱的极限承载力和延性性能，从而达到结构构件补强和加固的目的。
　　最后，对全文进行了总结，为BFRP加固钢筋混凝土轴压和偏压圆柱的加固设计和加固施工提供初步的参考意见。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景和意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 FRP加固混凝土柱

1．2．2 FRP加固混凝土柱的偏压性能

1．2．3 钢筋混凝土有限元方法

1．3 FRP加固柱研究中存在的问题及本文的研究内容

第二章 混凝土损伤塑性模型

2．1 简述

2．2 混凝土塑性模型

2．3 ABAQUS中的混凝土模型简介

2．4 ABAQUS中的混凝土的损伤塑性模型

2．4．1 力学行为

2．4．2 混凝土的损伤塑性模型力学行为

2．4．3 塑性损伤模型中的混凝土塑性

2．4．4 粘塑性调整及开裂方向

2．5 小结

第三章 BFRP加固钢筋混凝土圆柱偏压性能试验分析

3．1 试件简述

3．2 试验简述

3．3 试验结果简述

3．4 本章小结

第四章 BFRP加固钢筋混凝土圆柱偏压性能有限元分析

4．1 引言

4．2 有限元模型的建立

4．2．1 几何模型

4．2．2 材料特性

4．2．3 约束和边界条件

4．2．4 划分网格和单元选取

4．2．5 加载

4．3 极限承载力分析

4．3．1 试验结果分析

4．3．2 有限元模拟结果分析

4．4 应变分析

4．5 侧向位移分析

4．5．1 荷载-挠度试验数据

4．5．2 试件侧向位移分析

4．5．3 试件侧向位移有限元分析

4．6 有限元应力分析

4．7 本章小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文

声明

致谢