混凝土开裂及其对FRP混凝土界面影响的数值计算方法研究

发布时间：2021-04-05 07:04

　　FRP材料已在工程加固领域获得了广泛应用,根据需要可以将FRP材料制成FRP布,粘贴在混凝土表面以达到对混凝土梁的抗弯加固或抗剪加固。在FRP布加固混凝土梁中,混凝土开裂引起的FRP-混凝土界面剥离破坏是一种主要的破坏形式。在胶层施工可靠的情况下,界面破坏一般不发生在胶层内部,而是在与胶层相交的混凝土层内。本文基于CZM,分别采用损伤塑性混凝土模型及基于扩展有限元的受拉开裂模型研究由混凝土开裂引起的FRP-混凝土之间的界面剥离破坏。在腐蚀性环境下,使用FRP筋代替钢筋已成为一种新的趋势,但FRP筋表面形式与钢筋有较大差异,而FRP筋与混凝土之间的有效粘结是保证FRP筋混凝土结构正常使用的关键。本文在课题组试验的基础上,采用基于粘性接触对的形式对FRP筋混凝土之间的粘结滑移全过程进行数值分析。本文主要内容与结论如下:1.针对混凝土本构模型,对混凝土裂缝扩展及界面的数值计算方法开展研究。采用损伤塑性模型模拟混凝土,使用基于CZM的界面单元模拟混凝土与FRP布之间的界面,建立课题组试验梁的数值模型,比较试验结果与数值结果,结果表明损伤塑性模型可以较好地模拟FRP加固梁的裂缝形态及破坏形式。2... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 FRP片材及筋材在工程中的应用
    1.2 FRP材料在应用中存在的问题
        1.2.1 FRP布加固混凝土梁的破坏形式
        1.2.2 FRP筋混凝土材料的主要破坏形式
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 实验研究
        1.3.2 数值计算方法研究
        1.3.3 数值分析中仍然存在的问题
    1.4 本文主要研究内容
2 基于损伤塑性模型的混凝土开裂引起界面剥离的数值分析
    2.1 引言
    2.2 FRP加固混凝土试验梁介绍
    2.3 有限元模型
        2.3.1 混凝土损伤塑性模型
        2.3.2 钢筋
        2.3.3 FRP布
        2.3.4 CZM及其在FRP-混凝土界面中的实现
    2.4 计算结果分析
        2.4.1 荷载位移曲线
        2.4.2 破坏形式分析
        2.4.3 混凝土裂缝分布
        2.4.4 FRP布应力分布
        2.4.5 FRP-混凝土界面应力分布
    2.5 本章小结
3 基于XFEM的混凝土开裂引起界面剥离的数值分析
    3.1 引言
    3.2 扩展有限元计算裂缝原理
    3.3 XFEM在Abaqus中的实现
    3.4 XFEM算例一：素混凝土梁分析
    3.5 XFEM算例二：FRP加固预损伤钢筋混凝土试验梁的分析
        3.5.1 一次加载混凝土裂缝扩展分析
        3.5.2 二次加载的BFRP加固梁分析
    3.6 本章小结
4 FRP筋混凝土界面模型分析及数值计算
    4.1 引言
    4.2 拉拔试验介绍
    4.3 有限元模型
        4.3.1 粘结滑移本构模型
        4.3.2 粘结滑移本构在Abaqus中的实现
        4.3.3 建立有限元模型
    4.4 计算结果分析
        4.4.1 粘结滑移模型对比
        4.4.2 混凝土应力
        4.4.3 FRP筋应力
        4.4.4 界面接触应力及滑移
    4.5 本章小结
5 基于XFEM的FRP筋混凝土梁界面应力分析
    5.1 引言
    5.2 试验介绍
    5.3 有限元模型
        5.3.1 混凝土
        5.3.2 GFRP筋
        5.3.3 受压筋及箍筋
        5.3.4 FRP筋与混凝土界面粘结滑移模型
    5.4 计算结果分析
        5.4.1 裂缝扩展形态
        5.4.2 GFRP筋应力
        5.4.3 界面接触应力
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于实验和数值方法的橡胶材料本构模型分析[J]. 李炼,潘盛山.  沈阳大学学报(自然科学版). 2015(04)
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[3]基于响应曲面的时效成形材料参数修正[J]. 熊威,甘忠,许旭东.  航空制造技术. 2011(19)
[4]混杂FRP-混凝土T形组合梁受弯性能试验研究[J]. 张普,朱虹,孟少平,雷云,吴刚,吴智深.  东南大学学报(自然科学版). 2010(03)
[5]轿车拖钩强度分析[J]. 傅薇,张影.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2009(S1)
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[7]FRP筋与混凝土粘结性能的试验研究及数值模拟[J]. 徐新生,张宁,郑永峰.  高科技纤维与应用. 2008(05)
[8]FRP-混凝土界面粘结滑移本构模型[J]. 陆新征,叶列平,滕锦光,庄江波.  建筑结构学报. 2005(04)
[9]纤维增强塑料筋混凝土粘结滑移本构模型[J]. 高丹盈,朱海堂,谢晶晶.  工业建筑. 2003(07)
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博士论文
[1]FRP-混凝土界面行为研究[D]. 陆新征.清华大学 2005

硕士论文
[1]GFRP筋与混凝土粘结性能试验研究[D]. 代前前.大连理工大学 2017
[2]不同种类FRP加固钢筋混凝土梁的试验研究及理论分析[D]. 李宇婧.大连理工大学 2012
[3]钢筋混凝土粘结性能和梁裂缝的数值模拟[D]. 陈强.浙江大学 2011
[4]FRP筋混凝土梁受力性能的试验研究及有限元分析[D]. 郑永峰.济南大学 2008
[5]FRP筋混凝土梁设计理论研究[D]. 郑乔文.同济大学 2006
[6]ABAQUS用户材料子程序开发及应用[D]. 杨曼娟.华中科技大学 2005



本文编号：3119370