预应力CFRP加固钢筋混凝土梁的抗弯性能及动力特性研究

摘要

现阶段我国的房屋建筑已经进入新建与维修改造并重时期,而这些需加固的大部分为混凝土结构,目前有直接加固和间接加固两种方法,但欠缺实用性:工作量大、湿作业时间长、用钢量大、不适用于高温环境、减小使用空间等。而碳纤维材料具有以下优点:轻质高强,不增加荷载;耐腐蚀性好,适用于酸、碱、盐及潮湿环境;片材厚度小,加固梁时不影响建筑物的有效高度;绝缘及透电磁波性能好,能在特殊场合使用。因此,碳纤维成为加固结构的首选材料。本文主要做了以下几方面的工作:
　　(1)利用ANSYS对预应力加固的钢筋混凝土梁建立有限元静力分析模型,计算时,考虑材料的非线性及二次受力。
　　(2)对未加固简支梁、非预应力加固简支梁及预应力FRP加固的简支梁进行模态分析,计算结构的频率和振型,分析计算结果以探讨纤维布和预应力对结构动力特性的影响。
　　(3)对三类梁进行瞬态分析,比较其在不同荷载频率作用下的振幅。在使用预应力CFRP进行加固后,梁的振幅只是较未加固梁有所下降。而非预应力纤维加固梁的振幅与未加固梁基本相同,通过对计算结果的分析认为:施加预应力后对梁出现上拱,由此导致预应力加固梁振幅的减小。

目录

中文摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 问题的提出

1.2 研究的意义和可行性

1.2.1 一般加固技术

1.2.2 FRP加固技术及应用

1.2.3 预应力FRP加固综述

1.2.4 预应力FRP加固的优点

1.2.5 预应力FRP加固的研究现状

1.3 钢筋混凝土有限元分析的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第二章 钢筋混凝土结构有限元分析

2.1 有限元法简介

2.1.1 有限元法的优缺点

2.1.2 有限元法的思路和分析步骤

2.2 混凝土结构有限元模型的选择

2.3 本构模型

2.4 模拟钢筋混凝土的SOLID65单元

2.5 模拟钢筋的LINK8单元

2.6 纤维布的模拟——SHELL41

2.7 刚性支座——SOLID45

2.8 非线性求解的收敛准则及二分法

2.8.1 收敛准则

2.8.2 二分法

2.9 本章小结

第三章 预应力FRP加固钢筋混凝土梁的抗弯能力计算

3.1 理论计算公式

3.1.1 基本假定

3.1.2 计算方法

3.2 本章小结

第四章 预应力CFRP加固钢筋混凝土结构的算例分析

4.1 碳纤维布加固钢筋混凝土梁

4.1.1 前处理

4.1.2 求解

4.2 有限元分析结果

4.3 本章小结

第五章 CFRP加固钢筋混凝土梁的动力分析

5.1 梁的模态分析

5.2 线弹性范围内梁在动力荷载下的振幅

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢