预应力FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能的有限元分析

摘要

预应力纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，以下简称FRP）加固钢筋混凝土柱是近几年刚刚兴起的一种新型加固方法。这种加固方法中，由于FRP对核心混凝土提供主动约束，从而取得良好的加固效果，因此越来越受到结构师的青睐。 本文首先在大量查阅国内外文献的基础上，归纳说明预应力FRP加固修补混凝土柱的主要技术特点，同时扼要介绍了其在国内外的发展背景和工程应用及研究现状，在此基础上分析了预应力FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能需要研究的问题。 进而，在分析总结现有的FRP约束混凝土柱理论的基础上，考虑FRP提供的主动约束应力的影响，提出了预应力FRP约束钢筋混凝土柱的应力应变曲线。在此基础上，利用有限元分析软件ANSYS对FRP加固钢筋混凝土柱的低周反复荷载试验进行了模拟，提出了分析同类问题的成熟的有限元算法；进行了预应力FRP加固钢筋混凝土柱抗震性能的有限元模拟，以不同预应力度为变参数计算分析了预应力FRP加固钢筋混凝土柱的抗震性能，分析了预应力FRP加固钢筋混凝土柱的破坏机理。

目录

文摘

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致谢

1 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 FRP的材料特性

1.1.2 FRP加固技术的发展概况

1.1.3 FRP加固混凝土墩柱的技术特点

1.1.4 FRP加固混凝土柱的研究现状

1.2 国内外FRP加固混凝土柱的抗震性能研究

1.2.1 国外FRP加固混凝土柱的抗震性能研究

1.2.2 国内FRP加固混凝土柱的抗震性能研究

1.3 预应力FRP加固混凝土柱的抗震性能研究

1.4 本课题研究的目的和内容

2 预应力FRP约束混凝土矩形柱的本构模型

2.1 FRP约束混凝土矩形柱抗压强度模型

2.2 FRP约束矩形混凝土柱本构模型

2.3 预应力FRP约束矩形混凝土柱本构模型

2.4 本章小结

3 基于ANSYS的FRP加固钢筋混凝土柱的抗震性能模拟

3.1 有限元分析概述

3.2 ANSYS软件简介

3.2.1 ANSYS分析过程

3.2.2 ANSYS非线性分析

3.3 有限元分析模型的建立

3.3.1 算例介绍

3.3.2 ANSYS中混凝土非线性材料的实现

3.3.3 单元类型的选择

3.3.4 材料参数的确定

3.3.5 有限元模型的建立和网格划分

3.3.6 加载与求解

3.3.7 有限元分析结果

3.4 本章小结

4 基于ANSYS的预应力FRP加固混凝土柱抗震性能模拟

4.1 预应力施加

4.1.1 试验研究施加预应力方法

4.1.2 有限元模型对FRP施加预应力

4.2 加载与求解

4.3 有限元结果分析

4.3.1 预应力度为10%时有限元结果图像

4.3.2 预应力度为16%时有限元结果图像

4.3.3 滞回曲线

4.3.4 耗能能力

4.3.5 位移延性

4.3.6 骨架曲线

4.3.7 刚度退化性能

4.3.8 裂缝发展分析

4.3.9 破坏机理分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文的主要研究结论

5.2 展望

参考文献

作者简历