FRP筋混凝土双向板冲切性能非线性分析

摘要

随着如今沿海地区的开发和海洋工程的发展，港口航运建筑物所承受的集中荷载越来越大，因此，对集中力作用下的承载能力要求越来越高，冲切破坏成为港航建筑物的一种典型破坏。由于受到海水及大气等外界因素的影响，港口码头建筑物遭到腐蚀并导致结构承载能力的降低。介于FRP筋具有耐腐蚀、强度高、质量轻、抗疲劳等优点，故采用FRP筋来代替钢筋应用在混凝土结构中减小腐蚀的影响。目前对FRP筋混凝土结构的研究较钢筋混凝土结构薄弱，本文对FRP筋混凝土双向板的冲切性能进行了非线性分析。在分析中，采用二十节点等参单元、整体式有限元模型（将FRP筋分布到混凝土单元中）。采用非线性弹性理论中的E-v全量型作为混凝土材料的本构关系，混凝土破坏准则选用江见鲸改进后的Ottosen四参数公式。经过对弥散裂缝模型和离散裂缝模型的比较，最终选用弥散裂缝模型来进行分析。通过有限元程序计算出FRP筋混凝土双向板在承受集中力作用时的冲切性能并与实验结果进行比较后表明：计算结果与实验结果符合良好，分析过程是合理的。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 纤维增强聚合物(FRP)筋的研究及其应用

1.2.1 FRP筋的物理力学特性

1.2.2 FRP筋的化学特性

1.3 国内外研究及应用现状

1.4 本课题研究意义

1.5 本课题研究的主要内容

2 FRP筋混凝土双向板冲切试验概况

2.1 前言

2.2 FRP筋力学试验

2.2.1 试验设备与方案

2.2.2 试件设计

2.2.3 试验现象与结果

2.3 FRP筋混凝土双向板设计制作及参数测定

2.3.1 试验极设计

2.3.2 试验板配筋

2.3.3 混凝土抗压强度

2.4 FRP筋混凝土双向板冲切试验装置

3 FRP筋混凝土双向板冲切性能有限元程序设计

3.1 前言

3.2 FRP筋混凝土双向板单元剖分

3.2.1 位移模式

3.2.2 几何矩阵

3.2.3 应力转换矩阵

3.2.4 单元刚度矩阵

3.2.5 单元等效结点荷载

3.3 混凝土的破坏准则

3.3.1 古典强度理论

3.3.2 多参数混凝土破坏准则

3.4 混凝土材料的本构关系

3.4.1 线弹性本构关系

3.4.2 非线性弹性本构关系

3.4.3 弹塑性本构关系

3.5 FRP筋混凝土结构的有限元模型

3.5.1 分离式模型

3.5.2 组合式模型

3.5.3 整体式模型

3.6 裂缝的处理方式

3.6.1 离散裂缝模型

3.6.2 弥散裂缝模型

3.7 非线性有限元程序设计

4 FRP筋混凝土双向板冲切性能非线性分析结果

4.1 FRP筋混凝土双向板的开裂荷载结果及分析

4.2 FRP筋混凝土双向板的中心挠度结果及分析

4.2.1 配筋率对挠度的影响

4.2.2 混凝土强度等级对挠度的影响

4.2.3 边长比对挠度的影响

4.2.4 钢筋混凝土双向板与FRP筋混凝土双向板的对比

4.3 FRP筋混凝土双向板的变形过程及其分析

4.4 FRP筋混凝土双向板的冲切承载力结果及分析

4.4.1 混凝土强度对冲切承载力的影响

4.4.2 FRP筋配筋率对冲切承载力的影响

4.4.3 边长比对冲切承载力的影响

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 展望

参考文献

个人简历

致谢