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碳纤维布加固不同损伤混凝土梁抗弯性能的试验研究
| 论文题名： | 碳纤维布加固不同损伤混凝土梁抗弯性能的试验研究 |
| 关键词： | 钢筋混凝土梁;抗弯承载力;碳纤维布;加固;有限元模拟 |
| 摘要： | 本文在分析现有桥梁结构加固方法的基础上,根据现行桥梁具有不同损伤的特点,研究了在不同损伤情况下,采用不同碳纤维布用量加固,对钢筋混凝土梁抗弯性能的影响,并结合有限元方法建立碳纤维布加固试验梁数值模型,通过有限元分析结果与实际试验结果的对比研究,提出合理了的损伤加固梁有限元计算模型.按论文的章节顺序,本文的具体研究成果如下:1、简述了目前国内外桥梁的运行现状,分析了桥梁加固的作用与前景,列举了当前桥梁的不同加固方法及它们之间的优缺点,并对碳纤维布在桥梁加固中的研究现状进行了归纳总结.随后分析了国内碳纤维布加固研究存在的一些问题,并指出碳纤维布在今后桥梁加固方面的研究重点.2、为提高混凝土梁的抗弯承载力,将碳纤维布粘贴于梁的底部,其结构形式和材质都发生了变化,在其进行抗弯设计计算时,传统的钢筋混凝土理论显然不再适用.在分析国内外大量试验研究和理论分析的基础上,给出了碳纤维布加固钢筋混凝土梁正截面抗弯极限承载力的计算公式.3、通过8根碳纤维布加固梁的试验,研究了在不同损伤情况下,不同碳纤维布的粘贴层数(1、2层),对加固梁抗弯性能的影响与作用.4、运用有限元方法,确定适当的数值模型(分离位移协调式模型),选择合适的材料单元(其中混凝土选用SOLID65单元,钢筋选用LINK8单元,碳纤维布选用SHELL41、SHELL181单元),设定正确的模拟参数(包括混凝土、钢筋、碳纤维布的弹性模量、泊松比、应力应变关系等),通过多次的试算,建立合理的非线性有限元试验梁模型,通过改变损伤荷载及碳纤维布的用量两个参数,分别算出所有试验梁的模拟结果,并提出了一些有关混凝土模型的建议.5、将有限元分析的结果与试验结果进行对比分析,对比的内容包括:梁的屈服与极限荷载、挠度、钢筋及碳纤维布的荷载-应变几个方面.通过对比研究发现,有限元分析结果与试验结果吻合较好,两种计算结果的差异在10﹪以下,并从弹塑性理论和有限元理论两个角度详细科学的描述了两者之间产生差异的原因.碳纤维布加固混凝土桥梁的抗弯性能研究是一项综合性较强的研究领域,其工程应用前景是广泛的,社会效应和经济效应巨大.本文根据碳纤维布加固不同损伤度混凝土梁的抗弯试验,并结合数值模拟,为碳纤维布在损伤加固方面作了一些系统研究.本文得到湖北省2002年交通科技项目《纤维材料加固桥梁结构新技术及其安全性评价方法研究》的资助. |
| 作者： | 刘其卓 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘沐宇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2004 |
| 正文语种： | 中文 |
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