GFRP-混凝土组合梁受弯性能有限元分析

发布时间：2017-10-22 06:17

  本文关键词：GFRP-混凝土组合梁受弯性能有限元分析

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【摘要】：为了解决钢筋混凝土结构中钢筋锈蚀带来的安全隐患和经济损失,具有高强度、耐腐蚀、低维修等优点的FRP-混凝土组合结构应运而生。目前国内对FRP-混凝土组合梁结构的研究主要采用试验或理论计算的方法,但在有限元分析方面的研究还不够深入,有待完善。因此,本文在对一种新型GFRP-混凝土组合梁的抗剪、受弯性能进行理论分析的基础上,采用ANSYS有限元法对该组合梁的受弯性能进行模拟分析,并与理论计算结果做对比分析。主要研究内容及成果有:(1)通过对GFRP-混凝土组合梁常见受剪破坏形态的分析,参照《混凝土结构设计规范》GB50010-2010中的计算方法,对组合梁抗剪承载力进行了计算;(2)给出新型组合梁的截面形式、尺寸以及参数状况,对组合梁截面施工阶段和使用阶段分别进行了受弯简化计算,计算结果符合规定要求。通过计算,比较、研究不同参数对组合梁受弯性能的影响;(3)ANSYS有限元分析中,在现有悬臂模型研究成果基础上,本文考虑了混凝土与纤维材料之间的滑移,对组合梁的挠度、混凝土顶层最大应力及纤维材料底层最大应力进行了研究分析。将模拟结果与计算结果做对比,得出误差大小,并将该误差值与现有误差值做对比,经分析得出考虑滑移后的模拟结果比不考虑滑移时更加准确;(4)在四点弯曲模拟分析中,总体沿用悬臂模型分析方法,并在其基础上采取改进约束的方式,减轻了应力集中问题,对组合梁受弯性能进行了研究分析。
【关键词】：GFRP-混凝土组合梁 ANSYS 受弯性能 四点弯曲 接触面
【学位授予单位】：东华理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU398.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 研究课题的意义与背景9-10
• 1.2 FRP材料的种类和特点10-12
• 1.2.1FRP材料的种类10-11
• 1.2.2 FRP材料的特点11-12
• 1.3 FRP的应用及研究现状12-20
• 1.3.1 加固混凝土12-13
• 1.3.2 组合成新型结构13-14
• 1.3.3 FPR-混凝土组合梁/板国内外研究现状14-20
• 1.4 本文研究内容20-21
• 2 GFRP-混凝土组合梁抗剪分析21-29
• 2.1 GFRP-混凝土组合梁破坏形态21-22
• 2.2 GFRP-混凝土组合梁中混凝土抗剪机理22-23
• 2.3 GFRP-混凝土组合梁粘结强度设计值计算23-24
• 2.4 抗剪承载力计算24-27
• 2.4.1 基本假定24-26
• 2.4.2 抗剪承载力计算26-27
• 2.5 本章小结27-29
• 3 组合梁受弯性能研究29-43
• 3.1 GFRP-混凝土组合梁截面形式29-30
• 3.1.1 GFRP-混凝土组合梁截面组成29-30
• 3.1.2 GFRP-混凝土组合梁截面的尺寸30
• 3.2 有加劲肋GFRP-混凝土组合梁受弯简化计算30-33
• 3.2.1 施工阶段GFRP-混凝土组合梁的受弯计算31-32
• 3.2.2 使用阶段GFRP-混凝土组合梁的受弯计算32-33
• 3.3 无加劲肋GFRP-混凝土组合梁受弯简化计算33-36
• 3.3.1 施工阶段GFRP-混凝土组合梁的受弯计算34-35
• 3.3.2 使用阶段GFRP-混凝土组合梁的受弯计算35-36
• 3.4 有无加劲肋对组合梁受弯性能影响36-37
• 3.5 截面尺寸不同对组合梁受弯性能的影响37-42
• 3.5.1 纤维材料厚度对组合梁受弯性能的影响38-39
• 3.5.2 箱型纤维材料的宽度对组合梁受弯性能的影响39-40
• 3.5.3 箱型纤维材料的高度对组合梁受弯性能的影响40-41
• 3.5.4 混凝土两侧接触的T型肋高度对组合梁受弯性能的影响41-42
• 3.6 本章小结42-43
• 4 ANSYS有限元模拟43-67
• 4.1 ANSYS概述43
• 4.2 有限元的原理43-45
• 4.3 有限元建模45-55
• 4.3.1 单元类型分析45-52
• 4.3.2 单元选择52-53
• 4.3.3 材料参数53-55
• 4.3.4 ANSYS分析时关键点55
• 4.4 有限元分析55-66
• 4.4.1 不考虑滑移的悬臂梁模型模拟结果55-56
• 4.4.2 考虑滑移的悬臂梁模型有限元模拟56-61
• 4.4.3 滑移对悬臂梁模型的影响61
• 4.4.4 四点弯曲试验模型分析及应力集中问题的解决61-65
• 4.4.5 新型组合梁受弯性能分析65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 结论与展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-71
• 参考文献71-73

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4 罗W，

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