本文關(guān)鍵詞：基于規(guī)范對(duì)比的GFRP加固高強(qiáng)混凝土偏壓柱實(shí)驗(yàn)研究及模擬分析

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【摘要】：大量房屋、橋梁結(jié)構(gòu)等在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),遭受地震、火災(zāi)等自然災(zāi)害造成損傷,長時(shí)間使用造成老化。建筑結(jié)構(gòu)使用功能改變,施工質(zhì)量不合格導(dǎo)致混凝土達(dá)不到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,這些問題都將導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物處于不安全以及影響正常使用的狀態(tài)。拆除重建會(huì)造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染,因此結(jié)構(gòu)物的維修、補(bǔ)強(qiáng)加固是土木工程學(xué)科重要的研究課題。與傳統(tǒng)材料相比,纖維復(fù)合材料[1]具有高強(qiáng)、高彈、重量輕、耐腐蝕、耐高溫、耐疲勞、絕熱性能好以及便于施工、施工質(zhì)量有保證的優(yōu)點(diǎn),越來越多的應(yīng)用到工程結(jié)構(gòu)加固中。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)碳纖維復(fù)合材料(CFRP)約束普通強(qiáng)度混凝土柱的軸壓性能已進(jìn)行了大量的研究。然而現(xiàn)代的工程結(jié)構(gòu)向超高層、大跨度方向發(fā)展,對(duì)混凝土強(qiáng)度的要求越來越高。實(shí)際工程中,混凝土柱大多處于偏心受力狀態(tài),軸壓構(gòu)件很少出現(xiàn),GFRP相比CFRP具有價(jià)格低、斷裂應(yīng)變大的優(yōu)勢(shì),因此研究GFRP加固高強(qiáng)混凝土柱偏壓性能更具有工程應(yīng)用價(jià)值。對(duì)10根GFRP加固高強(qiáng)混凝土柱試件進(jìn)行偏壓力學(xué)性能試驗(yàn)研究以及有限元分析,深入研究不同加固方式下試件的極限承載力、破壞形態(tài)、延性等,重點(diǎn)分析了不同國家不同規(guī)范對(duì)于偏壓柱的加固方式和計(jì)算方法的差異,具體研究工作如下：(1)對(duì)10根高強(qiáng)混凝土柱在偏心壓力作用的破壞過程和破壞形態(tài)進(jìn)行研究,其中2根為對(duì)比柱,8根為GFRP加固柱,試驗(yàn)的變化參量為偏心距、GFRP的層數(shù)和粘貼方式,比較了縱向抗彎加固、橫向約束加固、混合加固三種加固方式對(duì)于不同偏心距試件極限承載力、延性、荷載位移曲線、混凝土極限壓應(yīng)變、縱橫向FRP應(yīng)變的影響。分析結(jié)果表明,橫向粘貼FRP顯著提高小偏心試件的承載力和延性,對(duì)大偏心試件承載力的提高不明顯�？v向粘貼FRP可以明顯提高大偏心試件的承載力,但會(huì)增加試件破壞的脆性�；旌霞庸檀笃脑嚰Ч詈�,混合加固小偏心試件優(yōu)勢(shì)不明顯。(2)用ANSYS有限元軟件對(duì)試驗(yàn)的10根試件進(jìn)行全過程非線性有限元數(shù)值模擬,得到了試件加固前后的極限承載力、裂縫分布圖、極限承載力時(shí)混凝土和纖維布的應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D、荷載位移曲線等。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)符合較好。(3)分析對(duì)比《纖維復(fù)合材料建設(shè)工程應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》、 《混凝土加固規(guī)范》、美國ACI440委員會(huì)、英國混凝土協(xié)會(huì)推薦的FRP指導(dǎo)針對(duì)FRP加固混凝土的相關(guān)章節(jié),重點(diǎn)比較了FRP約束混凝土本構(gòu)關(guān)系、偏壓柱的加固方式和承載力計(jì)算方法的差異,并應(yīng)用不同規(guī)范進(jìn)行了計(jì)算。
【關(guān)鍵詞】：高強(qiáng)混凝土 玻璃纖維布 偏心受壓 有限元 規(guī)范對(duì)比
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU37
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-24
• 1.1 前言9-10
• 1.2 FRP纖維材料10-13
• 1.2.1 FRP纖維材料的力學(xué)性質(zhì)10-11
• 1.2.2 FRP應(yīng)用于加固工程的優(yōu)勢(shì)11-12
• 1.2.3 FRP材料的應(yīng)用12-13
• 1.3 FRP加固混凝土的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-23
• 1.3.1 FRP約束混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系研究13-17
• 1.3.2 FRP約束混凝土柱軸壓力學(xué)性能研究17-18
• 1.3.3 FRP約束混凝土柱偏壓力學(xué)性能研究18-21
• 1.3.4 FRP約束混凝土柱抗震性能研究21-22
• 1.3.5 FRP約束混凝土柱數(shù)值模擬22-23
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容23-24
• 2 GFRP加固高強(qiáng)混凝土柱偏心受壓力學(xué)性能試驗(yàn)研究24-40
• 2.1 前言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)介紹24-26
• 2.3 破壞過程與特征描述26-29
• 2.4 試驗(yàn)主要結(jié)果29
• 2.5 承載力和延性分析29-32
• 2.5.1 大偏心試件的承載力和延性分析29-31
• 2.5.2 小偏心試件的承載力和延性分析31-32
• 2.6 橫向纖維布的應(yīng)變發(fā)展32-34
• 2.7 縱向纖維布的應(yīng)變發(fā)展34-35
• 2.8 荷載-應(yīng)變曲線35-38
• 2.9 本章小結(jié)38-40
• 3 GFRP加固混凝土柱偏壓受力的有限元分析40-57
• 3.1 引言40
• 3.2 ANSYS在鋼筋混凝土非線性分析中應(yīng)用40-42
• 3.2.1 分析模型40
• 3.2.2 保證收斂性的策略40-41
• 3.2.3 單元的選取與模型的建立41-42
• 3.3 ANSYS有限元計(jì)算結(jié)果分析42-56
• 3.3.1 ANSYS承載力計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較42-44
• 3.3.2 偏心受壓柱加固后裂縫的發(fā)展變化44-48
• 3.3.3 偏心加固受壓柱荷載-撓度曲線48-50
• 3.3.4 偏壓柱中鋼筋受力分析50-53
• 3.3.5 纖維布的應(yīng)力狀態(tài)53-54
• 3.3.6 纖維布的應(yīng)變分布54-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 4 各國加固規(guī)范介紹與對(duì)比計(jì)算57-73
• 4.1 前言57-58
• 4.2 FRP約束混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系58-62
• 4.2.1 圓形截面的FRP約束混凝土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系58-59
• 4.2.2 矩形截面FRP約束混凝土抗壓強(qiáng)度的修正59-61
• 4.2.3 強(qiáng)約束下的最小加固量61-62
• 4.3 規(guī)范中軸壓承載力計(jì)算方法62-63
• 4.4 規(guī)范中偏壓承載力的計(jì)算方法63-67
• 4.4.1 中國纖維規(guī)范63-64
• 4.4.2 ACI加固規(guī)范64-65
• 4.4.3 中國混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范65-66
• 4.4.4 英國加固規(guī)范66-67
• 4.5 偏壓試件加固設(shè)計(jì)計(jì)算67-71
• 4.5.1 小偏心試件加固設(shè)計(jì)67-70
• 4.5.2 大偏心試件加固設(shè)計(jì)70-71
• 4.6 本章小結(jié)71-73
• 5 結(jié)論與展望73-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況80-81
• 致謝81-82

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