碳纖維-鋼-高性能水泥基復合材料組合梁是由三種不同材料組合而成的結(jié)構(gòu),主要利用三種不同材料各自的優(yōu)勢,使得組合結(jié)構(gòu)充分利用材料性能。相對于常規(guī)組合梁橋,碳纖維-鋼-高性能水泥基復合材料組合梁存在兩個滑移面,使得組合梁的變形狀態(tài)和受力狀態(tài)變得復雜。為了更全面地揭示組合梁在豎向荷載作用下的破壞形態(tài)、撓度特征和應變特征等靜力響應變化規(guī)律,設計制作碳纖維板-槽鋼-高性能水泥基復合材料組合梁,進行室內(nèi)荷載試驗,并利用有限元軟件ANSYS加以驗證。主要研究內(nèi)容包括:1.利用常規(guī)原材料和普通成型工藝流程進行高性能水泥基復合材料抗壓強度正交試驗,并利用極差分析和層次分析法,得出各因素各水平的影響順序和優(yōu)選方案。2.通過對正交試驗中高性能水泥基復合材料進行微觀分析,觀察不同強度試件的各相幾何特征,并對高性能水泥基復合材料的宏觀性能形成機理進一步分析。3.定量分析推出試驗中栓釘連接件的受力狀態(tài)和荷載-滑移關系及通過彈性模量試驗得出應力-應變曲線和彈性模量,同時利用有限元分析軟件ANSYS建立推出試樣的非線性仿真模型,計算得到栓釘連接件的荷載-滑移曲線及混凝土板、栓釘和工字鋼的應力分布。4.對組合梁進行室內(nèi)試驗研究,并進行仿真模擬分析。基于有限元軟件ANSYS,建立試驗梁空間有限元仿真模型,通過試驗實測結(jié)果與仿真模擬結(jié)果對比驗證,以確定ANSYS有限元模型分析組合梁靜力響應的合理性和準確性。
【學位單位】：吉林建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TU528
【部分圖文】：

1.2.1 組合梁和碳纖維的概念組合梁是由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。它可分為兩類：一種是將型鋼或焊接鋼骨架埋入鋼筋混凝土而形成的組合梁（圖1-1a）；另一種是將鋼筋混凝土板錨固在鋼梁上形成的組合梁（圖1-1b）。本文只研究鋼梁外漏的組合梁，以下簡稱為組合梁。它主要通過在鋼梁和混凝土頂板底面之間設置剪力連接件（栓釘、槽鋼、彎筋等），抵抗兩者在交界面處的掀起及相對滑移效應，使之成為一個整體而共同工作。（a）外包混凝土組合梁 （b）鋼梁外漏的組合梁圖1-1 鋼-混凝土組合梁的類型Fig.1-1 Types of steel-concrete composite beams隨著國民經(jīng)濟的迅速增長，組合梁得到廣泛應用，但大量服役組合梁橋由于材料老化、荷載等級提高、交通量增大等問題，亟待需要加固。碳纖維（carbon fiber，簡稱CF）具有拉伸強度高、耐腐蝕等良好性能。碳纖維和鋼材的彈性模量基本上是相同的，但其抗拉強度是普通鋼材的數(shù)倍以上。因此，把碳纖維用在組合梁受拉區(qū)既可以提高組合梁的抗拉性能，又能對組合梁中的鋼梁起到保護作用。碳纖維-鋼-混凝土組合梁是對鋼-混凝土組合梁的加固應用

響發(fā)生脆性破壞，壓壞后部分試件呈現(xiàn)出倒錐形。第1 組 第2 組 第4 組圖2-3 貫通裂縫 圖2-4 發(fā)展裂縫 圖2-5 未水化膠凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗壓強度測試完成后，對試件進行肉眼觀察，可以看出，試件出現(xiàn)裂縫，并有相互貫通（如圖 2-3）的趨勢；對于大孔洞的出現(xiàn)，是由于振搗不密實或者自由水的蒸發(fā)；形成的內(nèi)部凝膠孔洞較多，應該是由于水化熱反應造成的。裂縫起展

響發(fā)生脆性破壞，壓壞后部分試件呈現(xiàn)出倒錐形。第1 組 第2 組 第4 組圖2-3 貫通裂縫 圖2-4 發(fā)展裂縫 圖2-5 未水化膠凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗壓強度測試完成后，對試件進行肉眼觀察，可以看出，試件出現(xiàn)裂縫，并有相互貫通（如圖 2-3）的趨勢；對于大孔洞的出現(xiàn)，是由于振搗不密實或者自由水的蒸發(fā)；形成的內(nèi)部凝膠孔洞較多，應該是由于水化熱反應造成的。裂縫起展
【參考文獻】

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本文編號：2838800