双向板的受力性能在不同保护层厚度和碳纤维加固情况下的有限元分析

摘要

混凝土保护层对结构有着重要的作用，合适的保护层厚度不仅能够充分发挥钢筋的力学性能，而且能够满足结构的耐久性和承载力需求。在实际的工程中，由于楼板支座负弯矩处保护层偏大而引起的质量问题不胜枚举。国内外对非连续板和悬臂板保护层厚度偏大的问题有一定的研究，但是，工程中大多数的现浇板都是连续板，保护层厚度偏大会对板的正常使用状态以及破坏极限承载状态造成什么影响，国内外对于这方面的研究相对较少，因此本文通过有限元软件ABAQUS进行模拟分析并结合相关工程实例来进行分析研究。主要的研究内容如下:
　　(1)通过有限元分析软件ABAQUS模拟分析了负筋保护层厚度变化对双向连续板极限承载力的影响。得出，负筋保护层厚度增大时双向板的承载力并不会发生大幅度的降低，即使当负筋处于板厚的中间位置的时，双向板的承载力仍然没有发生大突变。
　　(2)通过有限元分析软件ABAQUS模拟分析了负筋保护层厚度变化对不同长宽比双向板极限承载力的影响。得出，随着长宽比的增大，不论何种边界条件下双向板的承载力都逐渐减小，且中格、边格、角格的正常使用极限承载力（l0/200）和破坏极限承载力(l0/50)都随长宽比（长宽比小于1.5）成线性变化。
　　(3)通过有限元分析软件ABAQUS模拟分析了负筋保护层厚度变化对不同边界条件双向板极限承载力的影响。得出，负筋保护层的增大对中格承载力的影响最大，边格次之，角格最小。
　　(4)利用碳纤维布对不同边界条件双向板支座处进行加固，分析了碳纤维布加固对负筋保护层厚度变化的不同边界条件双向板极限承载力的影响。得出，经碳纤维布加固的双向板，固支边的数目越多，对增加支座处承载力提高的能力越强，加固的效果越明显。
　　(5)通过对实际工程钢筋保护层厚的检测，对负筋保护层厚度偏大的现浇板进行现场载荷试验，得到了荷载-位移曲线，并与有限元模拟结果进行对比分析。得出，ABAQUS的分析结果是可以较好的反应结构的实际工作状态。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 保护层的作用

1．3 混凝土保护层的国内外研究现状

1．4 碳纤维加固混凝土板的国内外研究现状

1．5 本文研究的主要目的和内容

第2章 ABAQUS软件的相关理论研究

2．1 ABAQUS软件

2．1．1 ABAQUS的建模方式

2．1．2 ABAQUS的基本分析过程

2．2 ABAQUS中的材料特性

2．2．1 混凝土的本构

2．2．2 钢筋的本构

2．2．3 碳纤维布的本构

2．3 有限元模型的建立

2．3．1 单元模型的选取

2．3．2 荷载和边界条件

2．3．3 单元网格的划分

2．4 极限承载力的确定

第3章 保护层厚度变化对双向板受力性能的研究

3．1 概述

3．2 分析模型的确定

3．3 理论计算模型

3．3．1 弹塑性理论解

3．3．2 薄膜效应提供的承载力

3．4 有限元结果及分析

3．4．1 荷载-挠度曲线分析

3．4．2 钢筋的荷载-应力曲线分析

3．5 本章小结

第4章 负弯矩区粘贴碳纤维布对双向板受力性能影响的研究

4．1 概述

4．2 碳纤维布加固双向板的分析模型

4．3 碳纤维加固的有限元结果及分析

4．3．1 荷载-挠度曲线分析

4．3．2 钢筋的荷载-应力曲线分析

4．4 本章小结

第5章 工程案例分析

5．1 概述

5．2 钢筋保护层厚度的检测方法及检验要求

5．2．1 钢筋保护层厚度的检测方法

5．2．2 钢筋保护层厚度的检验要求

5．3 在建工程钢筋保护层厚度检测

5．4 现场载荷试验

5．4．1 试验概况

5．4．2 试验结果

5．4．3 变形结果分析

5．4．4 现浇板的有限元分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文以及科研成果

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢