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【6h】

自锁锚固CFRP条带预应力抗剪加固混凝土T梁有限元分析

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摘要

1 绪论

1.1 FRP片材加固发展及应用概况

1.2 混凝土梁预应力纤维片材抗剪加固研究现状

1.3 现有研究的不足

1.4 本文主要研究内容

2 有限元模型的建立与计算

2.1 试验概况

2.2 有限元计算模型的建立

2.2.1 基本假定

2.2.2 材料本构关系

2.2.3 单元类型

2.2.4 预应力的施加

2.2.5 预载的实现

2.2.6 有限元建模、计算过程中的注意事项

2.3 有限元数值模拟

2.3.1 材料参数

2.3.2 有限元模型

2.3.3 边界条件和加载方式

2.4 有限元结果分析

2.4.1 开裂荷载、极限承载力

2.4.2 裂缝分布

2.4.3 破坏特征

2.5 本章小结

3 有限元模拟结果与试验结果对比分析

3.1 开裂荷载、极限承载力对比分析

3.2 跨中挠度对比

3.3 CFRP应变对比

3.4 本章小结

4 试件模拟分析

4.1 试件概况

4.2 破坏特征

4.3 荷载特征值

4.4 本章小结

5 自锚CFRP条带加固钢筋混凝土梁抗剪承载力计算方法

5.1 计算模型及假定

5.2 本文计算公式

5.2.1 混凝土抗剪贡献Vc

5.2.2 腹筋抗剪贡献Vs

5.2.3 CFRP抗剪贡献Vf

5.2.4 纤维有效应变εfe的取值

5.2.5 CFRP抗剪贡献Vf计算公式的合理性验证

5.3 抗剪承载力计算公式

5.3.1 抗剪承载力与预载水平的关系

5.3.2 剪压破坏时的抗剪承载力计算公式

3.3.3 CFRP条带拉断时的抗剪承载力计算公式

5.3.4 抗剪承载力Vu计算公式的实用性验证

5.4 本章小结

6 结语

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

攻读硕士期间的主要研究成果

致谢

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摘要

本课题组采用预应力自锁锚固CFRP条带对梁进行抗剪加固,充分发挥了CFRP强度,大幅提高了梁的抗剪承载力。基于课题组试验研究成果,本文利用ANSYS对13根(其中8根已进行试验研究预应力自锚CFRP条带加固预载作用下钢筋混凝土T梁的抗剪性能进行了数值模拟,探讨了预载大小、预应力水平等对加固效果的影响,建立了加固梁抗剪承载力计算公式。主要工作及研究成果如下:
  1.建立了预应力自锚CFRP条带抗剪加固预载作用下钢筋混凝土T梁的有限元模型,对13根梁的开裂荷载、极限荷载、跨中挠度以及CFRP条带应变进行了有限元数值模拟计算,并与已有试验结果进行了对比分析,验证了本文所建立有限元模型的合理性。
  2.有限元模拟结果表明:预应力CFRP条带被拉断时,梁极限承载力随预载水平的提高呈现先增大后减小的变化趋势,当预载取梁开裂荷载时,达到最大值。而该破坏形式下,预应力水平对梁的极限承载力影响很小。
  3.预载使梁开裂严重时,预应力水平对梁的破坏形式和极限承载力有重要影响。预应力水平低,梁发生剪压破坏,极限承载力低;预应力水平高,梁发生CFRP条带拉断破坏,极限承载力高。
  4.根据桁架理论对自锚CFRP条带加固钢筋混凝土T梁的抗剪承载力进行了分析。通过对试验数据以及模拟结果的推导拟合,提出了CFRP抗剪贡献以及加固梁抗剪承载力的计算公式。公式计算结果与试验结果及模拟结果吻合较好,从而验证了公式的实用性。

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