FRP加固变截面箱形偏心受压构件的承载力研究

摘要

尽管纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构已经得到广泛应用,但在钢结构加固方面应用较少,且目前国内外FRP加固技术的研究主要限于等截面构件的加固,对变截面构件的加固几乎还未涉及。
　　本文通过ANSYS有限元的方法对FRP加固变截面箱形偏心受压柱,建立“壳—弹簧—壳”的有限元模型,通过改变构件的楔率、长细比、荷载相对偏心率、FRP粘贴层数、FRP弹性模量以及FRP厚度,对FRP加固变截面箱形偏心受压构件的受力性能进行分析,得出了它们的荷载一位移曲线、极限承载力和变形。
　　通过参数分析结果表明,FRP加固变截面箱形偏心受压构件的极限承载力随着构件长细比和楔率的增大,构件极限承载力逐渐减小,且当荷载相对偏心率越小时,这种降低的趋势越明显。增加FRP粘贴层数对加固构件的极限承载力的提高不大,加固效果不明显。
　　加固效果系数Rf随楔率、FRP弹性模量和FRP厚度的增大而增大,FRP加固效果越好;设计中尽可能的采用高模量和较厚的FRP加固楔率较大的构件;在一定长细比范围内,加固效果系数Rf随长细比的增大而增大,FRP加固效果越好,当构件达到某一临界长细比时,加固效果系数Rf随长细比的增大而减小,FRP加固效果越不明显;随着FRP弹性模量和FRP厚度的增大,加固效果系数Rf也越大,加固效果越好。
　　结合《钢结构加固技术规范》(CECS77:96)、《钢结构设计规范》(GB50017-2003)和《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》(CECS102:2002),给出了FRP加固变截面箱形偏心受压构件承载力设计公式,并根据各个参数对公式计算结果误差的影响,对提出的设计公式进行修正。

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1绪论

1.1 研究背景

1.2 FRP修补钢结构的特点

1.3 国内外研究状况

1.4 研究目的及主要内容

2 有限元模型的建立

2.1构件几何参数

2.2 材料选取

2.3 单元类型选取

2.4 网格划分

2.5 边界约束条件

2.6 初始几何缺陷的施加

2.7 ANSYS后处理分析

2.8 模型有效性验证

2.9 本章小结

3 参数分析

3.1 选取计算构件

3.2 楔率的影响

3.3 构件长细比的影响

3.4 FRP层数的影响

3.5 FRP性能的影响

3.6 本章小结

4 FRP加固变截面箱形偏压构件稳定承载力设计公式

4.1 引言

4.2 FRP加固变截面箱形偏压构件稳定承载力相关计算方法

4.3 FRP加固变截面箱形偏压构件稳定承载力设计公式

4.4 计算结果的比较分析

4.5 公式的修正及精度的验证

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 不足与展望

致谢

参考文献