粘贴钢板加固钢筋混凝土梁数值分析研究

摘要

工程中许多在役钢筋混凝土结构由于年久失修，存在着严重的安全隐患，如果这些工程结构不有效的利用则会造成资源的浪费。对工程结构的加固和维修已经越来越体现出巨大的社会与经济价值。粘贴钢板加固结构以其经济性和可操作性在各种加固方法中脱颖而出，这种方法能较为充分的利用了钢板和混凝土两种材料的不同的受力性能，能较大幅度的提高改善因在役时间过长引起的构件承载力下降的问题。
　　 本文参考了大量国内外关于粘钢加固的钢筋混凝土梁的研究成果，分析了T型截面吊车梁粘贴钢板加固的受力特性。基于传统的弹塑性理论，利用大型ANSYS仿真计算程序，以粘钢加固的钢筋混凝土梁现场实测数据为基础，建立了相应的有限元模型，并进行了数值计算，对比分析了T型截面梁从加载到破坏过程中受力和变形，得到了粘贴钢板加固梁的极限承载力、挠度、混凝土和钢板的应力应变等结果。
　　 通过采用分离式有限元模型对粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的数值对比分析，其结果与试验结果及理论分析的结果有较好的一致性，说明采用有限元数值仿真方法分析粘贴钢板加固的钢筋混凝土梁有较强的可行性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 钢筋混凝土结构加固的意义

1.2 钢筋混凝土构件加固的特点和常见的加固方法

1.2.1 钢筋混凝土吊车梁加固的特点

1.2.2 常见的加固钢筋混凝土构件的方法

1.2.3 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁

1.3 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的国内外研究现状

1.3.1 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的国内研究现状

1.3.2 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的国外研究现状

1.4 非线性有限元国内外的发展状况

1.5 研究的背景、目的、意义及本文所做的工作

1.5.1 课题的研究背景

1.5.2 课题研究的目的和意义

1.5.3 课题的研究内容

第二章 混凝土非线性问题的有限元方法

2.1 钢筋混凝土结构材料本构关系和破坏准则

2.1.1 常用本构关系模型

2.1.2 混凝土材料本构关系和破坏准则

2.1.3 钢材的本构关系

2.2 有限元数值分析方法

2.2.1 有限单元法的基本概念和发展

2.2.2 有限单元法简介

2.3 非线性有限元的计算方法

2.4 收敛标准

2.5 ANSYS程序介绍

第三章 钢筋混凝土T型梁承载力理论分析

3.1 试验结果

3.2 钢筋混凝土吊车梁极限承载力计算

3.3 混凝土开裂的模拟

3.3.1 混凝土开裂的工程背景

3.3.2 常见混凝土开裂的处理

3.3.3 钢筋混凝土吊车梁裂缝模型

3.4 钢筋混凝土吊车梁弯曲变形分析

3.4.1 混凝土受弯构件变形计算的特点

3.4.2 短期刚度Bs

3.4.3 受弯构件的刚度B

3.4.4 最小刚度原则与挠度计算

第四章 粘钢加固钢筋混凝土梁有限元模型

4.1 粘贴钢板加固钢筋混凝土梁有限元模型的选择

4.2 单元的选择

4.3 几何模型的建立

4.3.1 粘贴钢板加固前T型梁几何模型建立

4.3.2 4种不同裂缝及不同粘贴钢板高度模型的建立

4.3.3 7种不同粘贴钢板厚度模型的建立

4.4 钢筋模型的建立

4.5 边界条件及求解

第五章 粘贴钢板前后吊车梁有限元计算结果

5.1 粘贴钢板加固前混凝土梁的计算结果

5.1.1 构件承载力和弯曲变形

5.1.2 混凝土的应力分布和裂缝发展

5.1.3 钢筋的应力分布和发展

5.2 粘贴钢板补强后不同裂缝及钢板高度计算结果

5.2.1 跨中裂缝580mm及两侧裂缝280mm

5.2.2 整梁的裂缝和粘贴钢板高度为580mm

5.2.3 跨中裂缝780mm及两侧580mm

5.2.4 跨中裂缝580mm及两侧为780mm

第六章 数值计算结果分析

6.1 实验结果及理论计算与数值分析比较

6.2 粘贴钢板高度不同引起的影响

6.2.1 承载力对比

6.2.2 钢筋混凝土梁弯曲变形比较

6.3 不同粘贴钢板厚度的对比分析

6.3.1 钢板应力及承载力比较

6.3.2 钢筋混凝土梁弯曲变形比较

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢