基于有限元法的外贴FRP加固结构分析研究

摘要

本文根据外贴FRP结构的形状和受力特点，提出了一种新型的外贴FRP梁单元和外贴FRP板单元。外贴FRP梁单元能够用于分析外贴FRP梁端部剥离和由于弯曲裂缝引起的中部剥离。该梁单元主要用于分析粘结层破坏引起的FRP剥离，因此在分析中假设FRP和混凝土梁始终处于线弹性状态，而粘结层采用内聚力区模型。由于粘结层很薄，因此假设粘结层内剪应变沿粘结层厚度均匀分布，在此基础上，导出了粘结层处于弹性、软化和剥离等各个阶段时该梁单元的刚度矩阵。同时将梁体弯曲裂缝模拟为弹簧铰，得到了带裂缝的表面粘贴FRP梁单元的刚度矩阵显式表达式。然后在板理论和线弹性假设基础上，推导出了外贴FRP板单元刚度矩阵表达式。最后通过若干算例与已有结果进行对比，并计算模拟了多条裂缝和多个荷载情况下的中部剥离过程以及线弹性条件下外贴FRP板的粘结剪应力分布情况，验证了本文单元的实用性、精确性和便捷性。

目录

声明

致谢

摘要

主要符号表

第一章 绪论

1．1 有限元法简介

1．2 FRP加固混凝土结构研究简介

1．3 内聚力区模型简介

1．4 本文研究内容

第二章 外贴FRP梁粘结剪应力分析

2．1 基本假设

2．2 公式推导

2．3 数值算例

2．4 小结

第三章 外贴FRP梁剥离分析

3．1 基本假设

3．2 公式推导

3．2．1 端部剥离

3．2．2 中部裂缝引起剥离分析

3．2．3 具体计算流程

3．3 数值算例

3．3．1 端部剥离分析

3．3．2 中部裂缝引起剥离分析

3．4 小结

第四章 外贴FRP板粘结剪应力分析

4．1 基本假设

4．2 公式推导

4．2．1 三角形板单元

4．2．2 四边形板单元

4．3 数值算例

4．4 小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录A 外贴FRP板三角形单元粘结层部分刚度矩阵显式表达式

附录B 八结点等参数单元形函数