玄武岩纤维和碳纤维加固混凝土板的试验研究及数值模拟

摘要

近年来,应用粘贴纤维增强材料来加固钢筋混凝土结构的方式被广泛应用于重建、改造和加固领域。由于钢筋混凝土板在工程结构中的广泛应用,研究者对利用纤维增强材料加固钢筋混凝土板具有浓厚的兴趣。碳纤维增强材料具有高抗拉强度、高弹性模量、轻质、耐腐蚀性等优点,所以碳纤维增强材料被广泛的运用于各种结构加固工程。玄武岩纤维增强材料是一种无机纤维材料,具有耐高温、耐酸腐蚀、化学性质稳定、以及优良的物理力学性能等优点。相对于碳纤维增强材料,玄武岩纤维材料具有更加优良的延伸率和更低的成本优势,因此它在工程方面的实际应用被许多的工程技术人员所关注。
　　 本文通过对碳纤维和玄武岩纤维加固钢筋混凝土板的现场试验,得到了玄武岩纤维和碳纤维加固混凝土板的数据,并对其加固效果进行了对比分析。试验对象是四块相似的双向钢筋混凝土板(3000×3000×90 mm3),试验内容是现场弯曲试验,试验板为未加固板,一块板为碳纤维加固板,另外两块板是用玄武岩纤维加固,在板的两个方向板内钢筋直径为8mm,间距为150mm,混凝土保护层厚度为20mm,论文分析研究了加固效果对板跨中挠度、板上部和下部钢筋的应力影响。
　　 论文对有限元分析方法,还对混凝土、钢筋、纤维增强材料等的本构关系和单元类型的选取进行了分析论述。基于试验数据和现行有限元分析软件(ABAQUS),建立了双向板的有限元分析模型,对板在不同加固情况下进行了非线性有限元分析,并将计算结果和试验值进行了对比,研究发现试验值和计算值基本吻合。
　　 基于以上研究结果,论文对碳纤维布加固间距改变后的模型进行了模拟,对碳纤维布加固间距对加固钢筋混凝土板的结果影响进行了分析,对碳纤维布加固间距的设置提出了建议。