BFRP加固混凝土柱的尺寸效应分析

发布时间：2017-10-29 14:34

  本文关键词：BFRP加固混凝土柱的尺寸效应分析

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【摘要】：纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)在土木工程领域的研究始于上世纪60年代,随后国内外学者对FRP加固混凝土梁、柱、节点等构件以及框架整体的性能做了深入研究,取得了丰硕的研究成果,但其研究主要集中在FRP加固缩尺模型构件上,得到的的试验数据和计算模型能否反映实际工程结构中大尺寸构件的力学性能,即FRP加固构件的尺寸效应研究仍比较有限。尺寸效应产生的作用不容忽视,然而,关于FRP加固混凝土构件是否存在尺寸效应的研究开展不够充分,结论也不尽相同。因此深入研究FRP加固混凝土构件的尺寸效应具有较高的理论意义和工程应用价值。本文利用有限元软件ANSYS,针对BFRP加固混凝土柱的尺寸效应展开研究,主要的研究工作和研究成果如下:(1)模拟分析30根(共5组)BFRP加固素混凝土柱和30根(共5组)BFRP加固钢筋混凝土柱的轴压性能,分析试件变化因素BFRP约束比和柱长径比对尺寸效应的影响。结果表明:对于BFRP加固素混凝土柱,约束比和长径比对应力-应变关系曲线、转折点强度、极限点强度、转折点应变、极限点应变和耗能性能的尺寸效应均没有影响;对于BFRP加固钢筋混凝土柱,约束比对应力-应变关系曲线的强化阶段、极限点强度、耗能性能的尺寸效应有部分影响,但约束比对转折点强度、转折点应变和极限点应变的尺寸效应没有影响,长径比对应力-应变关系曲线、转折点强度、极限点强度、转折点应变、极限点应变和耗能性能的尺寸效应也均没有影响;无论是BFRP加固素混凝土柱,还是BFRP加固钢筋混凝土柱,外包BFRP对柱的转折点强度和转折点应变影响不大,但可显著增大柱的极限点强度、极限点应变和耗能性能。(2)针对BFRP加固钢筋混凝土柱,采用数理统计中的析因分析方法,对试验数据进行统计分析。结果表明:试件尺寸和约束比对极限强度影响显著,但两者的交互作用对极限强度没有影响;试件尺寸、约束比以及两者的交互作用对耗能性能影响显著。(3)针对约束比为0.16~0.40的加固柱,提出考虑尺寸效应的极限强度预测模型;针对约束比为0.32~0.40的加固柱,提出考虑尺寸效应的耗能预测模型。经验证,这两种预测模型与有限元模拟数据吻合较好。
【关键词】：BFRP 素混凝土柱 钢筋混凝土柱 约束比 长径比
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU37
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景和研究意义10-11
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意义11
• 1.2 FRP加固混凝土构件尺寸效应研究现状11-17
• 1.2.1 FRP加固梁尺寸效应研究现状12
• 1.2.2 FRP加固柱尺寸效应研究现状12-14
• 1.2.3 FRP加固混凝土构件尺寸效应影响因素分析14-17
• 1.3 本文主要研究内容17-20
• 第二章 数值模拟BFRP加固混凝土柱的试件设计20-26
• 2.1 前言20
• 2.2 试件设计20-25
• 2.2.1 原材料及其物理力学指标20-21
• 2.2.2 BFRP加固素混凝土柱的试件设计21-22
• 2.2.3 BFRP加固钢筋混凝土柱的试件设计22-25
• 2.2.4 约束形式及加载方案25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 BFRP加固混凝土柱有限元模型的建立26-44
• 3.1 前言26
• 3.2 基本假设26-27
• 3.3 建立模型27-43
• 3.3.1 建模方法27-28
• 3.3.2 单元类型28-31
• 3.3.3 实常数设定31
• 3.3.4 材料本构关系31-36
• 3.3.5 材料属性设定36-37
• 3.3.6 网格划分37-39
• 3.3.7 约束条件39-41
• 3.3.8 施加载荷41-42
• 3.3.9 求解42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 BFRP加固混凝土柱有限元计算结果分析44-66
• 4.1 前言44
• 4.2 BFRP加固素混凝土柱有限元计算结果分析44-53
• 4.2.1 BFRP约束比对尺寸效应的影响44-51
• 4.2.2 长径比对尺寸效应的影响51-53
• 4.3 BFRP加固钢筋混凝土柱有限元计算结果分析53-64
• 4.3.1 BFRP约束比对尺寸效应的影响53-58
• 4.3.2 长径比对尺寸效应的影响58-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 BFRP加固钢筋混凝土柱尺寸效应的析因分析和预测模型66-74
• 5.1 前言66
• 5.2 析因分析66-69
• 5.2.1 极限点强度系数的析因分析67-68
• 5.2.2 耗能系数的析因分析68-69
• 5.3 预测模型69-70
• 5.3.1 极限强度的预测模型69-70
• 5.3.2 耗能的预测模型70
• 5.4 预测模型正确性的验证70-72
• 5.4.1 极限强度预测模型正确性的验证70-71
• 5.4.2 耗能预测模型正确性的验证71-72
• 5.5 本章小结72-74
• 第六章 结论与展望74-76
• 6.1 主要结论74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-80
• 致谢80-82
• 附录82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1113431