本文關(guān)鍵詞：基于ANSYS的CFRP材料加固空心薄壁墩的抗震性能分析

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【摘要】：橋梁是我國公路網(wǎng)中最重要的組成部分,而隨著我國大范圍的公路網(wǎng)建設(shè),越來越多的高等級公路需要經(jīng)過高山深溝地區(qū),而在這樣的地形中空心薄壁高墩由于其結(jié)構(gòu)特點稱為最具經(jīng)濟(jì)和實用價值的一種墩型。由于橋墩是連接上部結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的構(gòu)件,成為了地震中最容易破壞的構(gòu)件,然而現(xiàn)有的這類空心薄壁墩很多是基于舊得抗震規(guī)范設(shè)計的,這類橋墩中很大一部分雖然還在使用年限內(nèi),但是其抗震性能已不能滿足現(xiàn)行的規(guī)范要求。因此對鋼筋混凝土空心薄壁墩的加固技術(shù)研究是十分必要的。CFRP材料因具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、耐腐蝕、耐疲勞等基本的優(yōu)良性能,被廣泛用于橋梁的加固中。鑒于以上原因,本文結(jié)合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,采用有限元分析方法研究CFRP材料對空心薄壁墩的抗震加固效果。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)本文的分析方法是采用有限元分析軟件ANSYS對鋼筋混凝土空心墩以及經(jīng)過CFRP材料約束的鋼筋混凝土空心墩進(jìn)行低周反復(fù)加載全過程分析,并與已有的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,以驗證模型的正確性。(2)在軟件模型正確地基礎(chǔ)上,對結(jié)構(gòu)在不同軸壓比、長細(xì)比、配筋率及包裹層數(shù)與高度的情況下,進(jìn)行單向推覆力作用下的靜力分析,通過對比P-Δ曲線和裂縫分布圖,分析這些參數(shù)對CFRP約束效果的影響。(3)對結(jié)構(gòu)在不同軸壓比、長細(xì)比、配筋率及包裹層數(shù)與高度的情況下,低周往復(fù)荷載作用下的滯回性能分析,通過對比結(jié)構(gòu)的滯回曲線以及應(yīng)變分布圖等,分析這些參數(shù)對CFRP約束鋼筋混凝土矩形空心墩抗震性能的影響。
【關(guān)鍵詞】：CFRP 空心薄壁墩 本構(gòu)關(guān)系 ANSYS 滯回性能
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U442.55
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 本文研究背景10-11
• 1.2 橋墩傳統(tǒng)加固方法11-12
• 1.3 FRP材料加固橋墩的原理與研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 FRP材料加固橋墩的原理12-13
• 1.3.2 FRP材料加固空心墩的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 橋墩抗震性能的分析方法14-15
• 1.5 本文研究內(nèi)容15-17
• 第二章 有限元模型的建立方法17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 FRP約束鋼筋混凝土柱原理17-18
• 2.3 CFRP加固橋墩ANSYS模型的選取18-19
• 2.4 材料本構(gòu)關(guān)系19-27
• 2.4.1 鋼筋的本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)則20-22
• 2.4.2 混凝土的本構(gòu)關(guān)系和破壞準(zhǔn)則22-26
• 2.4.3 碳纖維布的本構(gòu)關(guān)系26-27
• 2.5 鋼筋混凝土橋墩模型單元類型的選取27-29
• 2.5.1 混凝土單元27-28
• 2.5.2 縱向鋼筋單元28
• 2.5.3 鋼墊板單元28-29
• 2.5.4 碳纖維布單元29
• 2.6 非線性方程的求解方法29-31
• 第三章 CFRP約束混凝土橋墩模型的驗證31-47
• 3.1 試驗?zāi)Ｐ徒榻B31-33
• 3.1.1 試驗?zāi)Ｐ筒牧蠀?shù)31-32
• 3.1.2 加載制度32-33
• 3.2 ANSYS計算模型的建立33-36
• 3.3 ANSYS模擬結(jié)果與實測結(jié)果的對比36-40
• 3.3.1 滯回曲線及骨架曲線模擬分析36-38
• 3.3.2 橋墩破壞形態(tài)及塑性鉸的模擬38-40
• 3.4 CFRP約束鋼筋混凝土柱與鋼筋混凝土柱抗震性能對比研究40-45
• 3.4.1 低周反復(fù)荷載作用下的滯回性能40-41
• 3.4.2 骨架曲線41-42
• 3.4.3 位移延性系數(shù)42-43
• 3.4.4 初始剛度、等效剛度43-45
• 3.4.5 滯回耗能能力45
• 3.5 本章小結(jié)45-47
• 第四章 CFRP材料約束空心薄壁墩約束效果的分析47-63
• 4.1 引言47
• 4.2 長細(xì)比的影響47-52
• 4.2.1 長細(xì)比對CFRP約束柱承載能力的影響47-50
• 4.2.2 長細(xì)比對破壞形式的影響50-52
• 4.3 軸壓比的影響52-55
• 4.3.1 軸壓比對混凝土柱承載的影響52-53
• 4.3.2 軸壓比對柱破壞形式的影響53-55
• 4.4 配筋率的影響55-58
• 4.4.1 不同配筋率對混凝土柱承載的影響55-57
• 4.4.2 不同配筋率對柱破壞形式的影響57-58
• 4.5 CFRP材料包裹厚度的影響58-60
• 4.5.1 不同包裹厚度對混凝土柱承載的影響58-59
• 4.5.2 不同包裹厚度對柱破壞形式的影響59-60
• 4.6 CFRP材料包裹高度的影響60-61
• 4.6.1 不同包裹高度對混凝土柱承載能力的影響60
• 4.6.2 不同包裹高度對柱開裂和塑性區(qū)的影響60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-63
• 第五章 CFRP材料約束空心薄壁墩的抗震性能分析63-79
• 5.1 引言63
• 5.2 長細(xì)比對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響63-65
• 5.3 軸壓比對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響65-68
• 5.4 配筋率對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響68-70
• 5.5 混凝土強(qiáng)度對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響70-72
• 5.6 CFRP包裹層數(shù)對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響72-75
• 5.7 CFRP包裹高度對結(jié)構(gòu)抗震性能的影響75-78
• 5.8 本章小結(jié)78-79
• 結(jié)論與展望79-81
• 1 結(jié)論79-80
• 2 存在的問題及展望80-81
• 2.1 現(xiàn)存在的問題80
• 2.2 展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果85-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：584698