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原文传递 基于有限元分析的CFRP板加固RC梁相关问题研究
论文题名: 基于有限元分析的CFRP板加固RC梁相关问题研究
关键词: 码头混凝土;破损构件;碳纤维材料;结构加固;有限元分析
摘要: 我国沿海地区码头混凝土结构长期处于海洋环境下,由于波浪反复作用,海水不断侵蚀,船舶装卸作业时撞击作用往往导致钢筋混凝土构件钢筋锈蚀、混凝土开裂破损,严重影响码头安全性和耐久性。码头破损构件的及时加固补强对延长码头使用期具有现实意义。近年来,国内外研究人员开始研究将碳纤维材料(CFRP,carbon fiberreinforced polymer)应用到码头结构加固领域,并开始关注加固后结构的力学性能。
   本文以码头常用基本构件钢筋混凝土梁作为研究对象,在物模试验数据的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对CFRP板加固钢筋混凝土梁的相关问题进行了分析。研究方法和取得的成果如下:
   (1)通过与物模试验数据的对比验证,基于ANSYS建立了可用于分析普通钢筋混凝土梁、非预应力和预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁抗弯性能的有限元分析方案。通过对8根试验梁数据的比较,有限元分析结果误差在10.9%以内。
   (2)通过控制变量的分析方法对试验梁CFRP板张拉过程中预应力损失问题进行了有限元分析,分析结果表明:采用降温法模拟CFRF板初始预应力时,CFRP板厚度因素对有效预应力的模拟结果有较大影响,并给出了预应力损失的经验计算方法和合理预应力水平的范围。
   (3)通过单元生死技术和多荷载步控制对二次受力条件下的预应力CFRP板加固钢筋混凝土梁性能进行了有限元分析,并进行了参数影响分析。结果表明:加固后钢筋混凝土梁的承载力和刚度得到大幅提高;二次受力条件下加固粱极限承载力与一次受力条件相比有所下降,刚度变化不明显;在相同的加固条件下,应在梁开裂初期进行加固以充分利用CFRP板强度。
   本文所设计的有限元分析方案和相应结论为CFRP板加固码头混凝土构件的进一步研究提供了参考。
作者: 孙伟胜
专业: 港口、海岸及近海工程
导师: 花健灵
授予学位: 硕士
授予学位单位: 哈尔滨工程大学
学位年度: 2011
正文语种: 中文
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