碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁的应力分析

对碳纤维加固复合受力的钢筋混凝土箱梁进行应力分析。针对扭剪比较大的矩形箱梁构件,在斜压场理论的基础上,考虑混凝土软化的影响,提出了弯剪扭复合受力下碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受力分析的计算理论,推导了相应的计算公式,编制了相应的计算机程序,并对4根碳纤维加固复合受力钢筋混凝土箱梁抗扭性能试验模型进行了数值分析。通过理论计算值与试验测试值的对比分析可以看出,各箱梁试件单位长度扭转角的试验测试值与理论计算值的比值的平均值为0.846~1.064,均方差为0.071~0.177;各箱梁试件底部纵筋应变的试验测试值与理论计算值的比值的平均值为0.946~0.997,均方差为0.051~0.093,即理论计算值与试验测试值吻合较好。由此得出结论,所建立的碳纤维加固钢筋混凝土箱梁受力分析的计算理论是合理可行的,能较好地反映碳纤维加固钢筋混凝土箱梁的复合受力情况。     

碳纤维布加固RC梁中粘结性能的非线性有限元分析

碳纤维布加固钢筋混凝土(RC)梁中,碳纤维布与梁底混凝土的剥离破坏使碳纤维布的强度不能得到充分发挥.分析碳纤维布与梁底混凝土的粘结应力,是研究碳纤维布加固剥离破坏承载力的基础问题.根据4根碳纤维布加固RC梁的试验研究结果,采用商业有限元程序MSC.Marc建立有限元模型,进行了非线性计算分析.通过分离总粘结应力中的局部粘结应力,得到粘结延伸长度范围内的锚固粘结应力分布,并结合试验数据对其分布规律进行了研究.根据分析和试验结果,引入了“有效锚固粘结长度”和“锚固粘结应力”的概念,给出了极限荷载下锚固粘结应力的计算建议.     

预应力碳纤维布材加固混凝土梁受弯性能非线性分析

根据平截面变形假定,考虑材料的非线性性质,用分级加应变的方法计算预应力碳纤维布加固的混凝土梁的荷载—挠度关系,得到的5根预应力碳纤维加固混凝土梁和4根非预应力加固混凝土梁的荷载-挠度曲线与试验结果吻合较好。并在此力学模型的基础上对预应力碳纤维布加固的受弯构件的二次受力性能进行了非线性分析,研究了碳纤维初始应变、截面高度、预应力大小对被加固梁受弯性能的影响。分析结果表明:预应力可有效发挥碳纤维高强性能,二次受力条件下预应力碳纤维布材的加固效果远好于非预应力碳纤维布材加固,可有效解决构件二次受力应力应变滞后问题。     

碳纤维布加固混凝土梁弯曲性能的试验研究

通过对4根矩形截面钢筋混凝土梁的静力加载试验,研究了碳纤维布对抗弯加固梁的破坏形态、刚度变化、极限承载力、变形能力和裂缝开展情况的影响,分析了碳纤维布粘贴层数和加固梁是否欲裂对碳纤维加固效果的影响.结果表明:碳纤维布可明显增强加固梁的极限承载力,改变加固梁的破坏形态,改善延性,延缓裂缝的发展,提高加固梁的整体刚度;同时碳纤维布粘贴层数越多,加固梁的极限承载力越大,但其提高程度并不与粘贴层数成正比;加固预裂梁后其极限承载力明显提高,但其延性降低.最后,针对现有的规范及理论研究结果,提出了抗弯加固梁的极限承载力计算公式,理论计算结果与试验值符合较好,满足工程实际要求.     

外包角钢与碳纤维布复合加固钢筋混凝土柱抗剪承载力计算方法

对7根外包角钢与碳纤维布复合加固混凝土柱进行了抗剪试验研究,分析了复合加固柱在低周反复荷载作用下的抗剪性能,并对影响复合加固柱抗剪性能的因素进行了分析。试验结果表明:碳纤维布与角钢体系能很好地约束混凝土的横向变形,从而显著地提高了柱的斜截面承载力及延性,且较单种材料加固柱具有更优的受力性能。在试验研究的基础上,对复合加固柱的抗剪机理进行分析,提出了其抗剪承载力计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,可为工程应用提供参考。     

简支矩形深受弯箱梁静力性能试验研究

由于城市土地用途改变,冲沟回填筑路,原架空箱涵被掩埋并承受较大的附加土压力和车辆荷载,荷载工况的改变导致管道结构存在破坏风险。对山地城市排水干管常见的深受弯钢筋混凝土架空箱梁进行了模型静力加载试验,分析了此类箱梁的破坏形式、剪力滞效应和抗剪性能,讨论了现行有关设计规范对于箱涵抗弯承载力计算之不足,并对箱梁进行了非线性有限元模拟分析。研究表明:竖向均布荷载作用下,跨高比接近5的简支矩形深受弯箱梁的最终破坏为弯曲破坏。跨中截面无明显剪力滞现象,开裂前1/4跨截面剪力滞效应较明显,开裂后剪力滞效应逐渐削弱。箍筋作为主要的抗剪部件,在斜裂缝出现后承担着大部分剪力。非线性有限元模拟结果与试验结果吻合较好。对于按简支结构设计的排水箱涵在回填前应进行加固措施,避免排水箱涵过早开裂,影响管道的正常使用。     

红石填充墙钢筋混凝土框架结构抗侧性能有限元非线性分析

本文用有限元对红石填充墙钢筋混凝土框架结构在单向水平荷载作用下的结构性能进行了非线性分析，计算结果两榀大尺寸模型试件结构试验吻合较好，结合试验研究和有限元分析，对红石填充墙钢筋混凝土框架结构的抗侧性能作出评价。     

碳纤维布加固钢筋混凝土柱抗压强度的力学分析与计算方法研究

碳纤维布作为一种优质高效的新型复合材料,已广泛应用于各种结构构件的加固中,本文类比螺旋箍筋混凝土以及钢管混凝土受力过程及计算方法,对碳纤维布加固钢筋混凝土柱的受力进行了研究并对其抗压强度的计算公式进行了推导。     

用碳纤维加固钢筋混凝土梁的试验研究

通过四根损伤的钢筋混凝土矩形简支梁的抗剪试验,对用ＣＦＲＰ补强钢筋混凝土梁斜载面强度的力学性能进行了试验研究。通过研究,本文认为用ＣＦＲＰ补强钢筋混凝土梁斜载面强度效果良好。     

浅析钢筋混凝土非线性有限元理论

非线性有限元方法与线弹性分析方法以及常规计算模型相比,具有适应性强、力学概念明确、分析精确等优点。简述了钢筋混凝土非线性有限元应用需要考虑的问题。     

CFRP加固混凝土梁各受力阶段的剥离机理

粘贴碳纤维片加固混凝土梁的试验数据和破坏模式表明,在锚固措施可靠的情况下,界面粘贴失效或基面混凝土剥离是加固混凝土梁的主要早期破坏形态。为研究混凝土梁不同受力阶段对界面粘结失效或混凝土剥离的影响程度,针对实际加固工程中常见的混凝土梁损伤状况并结合室内试验结果,分别研究了粘贴碳纤维片加固完整梁及不同开裂程度梁在不同受力阶段中的界面应力分布与剥离机理,指出了加固梁的开裂或裂缝扩展是导致界面或粘贴基面混凝土剥离的主要原因。最后,结合实际混凝土梁的损伤特点,提出了加固设计施工过程中的注意事项及应采取的技术措施。     

钢筋混凝土梁非线性有限元分析方法

针对钢筋混凝土结构有限元分析中,材料进入非线性阶段后,难以通过梁理论准确描述混凝土截面和钢筋应力状态的问题,提出了基于柔度法和分布式塑性理论的钢筋混凝土梁单元材料非线性方法——网格截面法。这种方法采用平面等参单元将梁单元网格化,由单元轴向积分点位置截面网格积分点的混凝土应力描述单元截面应力分布,同时考虑钢筋对刚度的贡献,并通过对截面网格材料的积分计算积分点位置的截面刚度矩阵,再利用力插值函数和能量原理得到梁单元的柔度矩阵,进而对柔度矩阵求逆计算单元刚度矩阵。通过算例验证该方法在钢筋混凝土承载力分析时的准确性。     

爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁破坏形态有限元分析

在持续时间较长的爆炸荷载作用下,钢筋混凝土框架或梁通常会发生常见的弯曲破坏形态,但是在持续时间较短的爆炸荷载,如化学爆炸产生的脉冲荷载作用下,钢筋混凝土结构有可能在弯曲破坏发生之前产生剪切破坏。这种现象已被室内外试验所证实,其原因是脉冲荷载激发了结构中的剪力,从而使结构产生剪切破坏。为了预报钢筋单纯凝土梁在爆炸荷载下的响应破坏形态,本文提出了一种基于Timoshenko梁理论的非线性分层梁有限元法。在材料模型中考虑了混凝土和钢盘的右面线性和应变速率效应等因素。应用这方法,本文计算分析了爆炸荷载作用下钢筋混凝土梁的动态响应以及弯曲、弯剪和剪切等不同的破坏形态,计算预报的结构动态响应和破坏形态与现场试验结果有较好的一致性。     

粘贴钢板加固钢筋混凝土梁的分离式有限元模型

提出了外粘钢板加固受弯钢筋混凝土梁的非线性有限元模型。该模型中采用了一种特殊的、具有剥离破坏功能的界面单元来模拟混凝土梁和外粘钢板之间的粘结层,这种剥离破坏主要发生在粘贴钢板端部区域和弯曲、剪切裂缝附近。影响这种剥离破坏的主要因素有两个:一是粘贴钢板的端部与加固梁支座距离;二是粘贴钢板的厚度。传统的梁理论不能描述这种加固梁破坏模式,采用有限元方法能全方位地描述这种加固梁的各种性状和破坏模式。数值计算结果与粘贴不同厚度钢板加固梁的试验结果相吻合。     

持续荷载作用下外贴FRP片材加固混凝土梁承载力影响因素分析

为探讨结构不卸载或部分卸载情况下外贴纤维片材加固时,结构初始状态对承载力设计计算的影响,根据极限状态和容许应力法分析了受弯构件加固后承载力计算公式,考查了初始弯矩对承载力的不同影响。在改变配筋率、截面尺寸、初始弯矩、加固量等参数情况下,讨论了不同初始弯矩对加固梁分别按容许应力法和按极限状态计算的承载力变化影响情况。分析显示,初始弯矩对承载力的影响均比较小;而对大尺寸的等效桥梁模型试验结果表明,初始弯矩大小对承载力计算影响最大为6.2%,为保证安全和简化计算,加固设计时可在未考虑初始弯矩情况下承载力设计值基础上考虑一定的折减系数(0.9)进行设计,且偏于安全。     

考虑剪滞剪切效应的复合材料薄壁箱型梁梁单元

运用层合板理论,用最小势能原理和能量变分法建立了复合材料箱型梁梁单元的控制微分方程,给出了初参数解,导出了考虑剪切和剪力滞效应的单元刚度矩阵和等效节点荷载矩阵,还推导出了每层的应力,并编制出了有限元分析程序.运用该程序对复合材料箱型简支梁和连续梁进行了算例分析,从算例分析的结果与理论分析、实验结果和ANSYS软件的计算结果的比较,可以看出该梁单元有限元方法是正确可靠的.     

FRP布-混凝土界面粘结性能的有限元分析

FRP(纤维增强复合材料)布与混凝土界面的粘结性能是粘贴FRP布加固混凝土结构中的关键问题.首先讨论了该界面问题有限元分析的难点及建模方法,根据使用现有有限元程序试算的结果,讨论了界面问题中混凝土力学行为的特点及对混凝土本构模型的要求;在此基础上,提出了适用于分析FRP布-混凝土界面问题的混凝土本构模型,并编制了相应的程序,对FRP布-混凝土面内剪切问题进行了分析.分析结果与试验结果吻合较好,并给出了混凝土本构模型中相应参数的建议取值.基于数值模拟结果,对FRP布-混凝土界面粘接力学机理进行了讨论.