碳纤维-钢-高性能水泥基复合材料组合梁研究
发布时间：2020-10-13 05:39
碳纤维-钢-高性能水泥基复合材料组合梁是由三种不同材料组合而成的结构,主要利用三种不同材料各自的优势,使得组合结构充分利用材料性能。相对于常规组合梁桥,碳纤维-钢-高性能水泥基复合材料组合梁存在两个滑移面,使得组合梁的变形状态和受力状态变得复杂。为了更全面地揭示组合梁在竖向荷载作用下的破坏形态、挠度特征和应变特征等静力响应变化规律,设计制作碳纤维板-槽钢-高性能水泥基复合材料组合梁,进行室内荷载试验,并利用有限元软件ANSYS加以验证。主要研究内容包括:1.利用常规原材料和普通成型工艺流程进行高性能水泥基复合材料抗压强度正交试验,并利用极差分析和层次分析法,得出各因素各水平的影响顺序和优选方案。2.通过对正交试验中高性能水泥基复合材料进行微观分析,观察不同强度试件的各相几何特征,并对高性能水泥基复合材料的宏观性能形成机理进一步分析。3.定量分析推出试验中栓钉连接件的受力状态和荷载-滑移关系及通过弹性模量试验得出应力-应变曲线和弹性模量,同时利用有限元分析软件ANSYS建立推出试样的非线性仿真模型,计算得到栓钉连接件的荷载-滑移曲线及混凝土板、栓钉和工字钢的应力分布。4.对组合梁进行室内试验研究,并进行仿真模拟分析。基于有限元软件ANSYS,建立试验梁空间有限元仿真模型,通过试验实测结果与仿真模拟结果对比验证,以确定ANSYS有限元模型分析组合梁静力响应的合理性和准确性。
【学位单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：
1.2.1 组合梁和碳纤维的概念组合梁是由钢结构和混凝土结构构成的一种新型组合结构。它可分为两类：一种是将型钢或焊接钢骨架埋入钢筋混凝土而形成的组合梁（图1-1a）；另一种是将钢筋混凝土板锚固在钢梁上形成的组合梁（图1-1b）。本文只研究钢梁外漏的组合梁，以下简称为组合梁。它主要通过在钢梁和混凝土顶板底面之间设置剪力连接件（栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移效应，使之成为一个整体而共同工作。（a）外包混凝土组合梁 （b）钢梁外漏的组合梁图1-1 钢-混凝土组合梁的类型Fig.1-1 Types of steel-concrete composite beams随着国民经济的迅速增长，组合梁得到广泛应用，但大量服役组合梁桥由于材料老化、荷载等级提高、交通量增大等问题，亟待需要加固。碳纤维（carbon fiber，简称CF）具有拉伸强度高、耐腐蚀等良好性能。碳纤维和钢材的弹性模量基本上是相同的，但其抗拉强度是普通钢材的数倍以上。因此，把碳纤维用在组合梁受拉区既可以提高组合梁的抗拉性能，又能对组合梁中的钢梁起到保护作用。碳纤维-钢-混凝土组合梁是对钢-混凝土组合梁的加固应用
响发生脆性破坏，压坏后部分试件呈现出倒锥形。第1 组 第2 组 第4 组图2-3 贯通裂缝 图2-4 发展裂缝 图2-5 未水化胶凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗压强度测试完成后，对试件进行肉眼观察，可以看出，试件出现裂缝，并有相互贯通（如图 2-3）的趋势；对于大孔洞的出现，是由于振捣不密实或者自由水的蒸发；形成的内部凝胶孔洞较多，应该是由于水化热反应造成的。裂缝起展
响发生脆性破坏，压坏后部分试件呈现出倒锥形。第1 组 第2 组 第4 组图2-3 贯通裂缝 图2-4 发展裂缝 图2-5 未水化胶凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗压强度测试完成后，对试件进行肉眼观察，可以看出，试件出现裂缝，并有相互贯通（如图 2-3）的趋势；对于大孔洞的出现，是由于振捣不密实或者自由水的蒸发；形成的内部凝胶孔洞较多，应该是由于水化热反应造成的。裂缝起展
【参考文献】
本文编号：2838800
【学位单位】：吉林建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU528
【部分图文】：
1.2.1 组合梁和碳纤维的概念组合梁是由钢结构和混凝土结构构成的一种新型组合结构。它可分为两类：一种是将型钢或焊接钢骨架埋入钢筋混凝土而形成的组合梁（图1-1a）；另一种是将钢筋混凝土板锚固在钢梁上形成的组合梁（图1-1b）。本文只研究钢梁外漏的组合梁，以下简称为组合梁。它主要通过在钢梁和混凝土顶板底面之间设置剪力连接件（栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移效应，使之成为一个整体而共同工作。（a）外包混凝土组合梁 （b）钢梁外漏的组合梁图1-1 钢-混凝土组合梁的类型Fig.1-1 Types of steel-concrete composite beams随着国民经济的迅速增长，组合梁得到广泛应用，但大量服役组合梁桥由于材料老化、荷载等级提高、交通量增大等问题，亟待需要加固。碳纤维（carbon fiber，简称CF）具有拉伸强度高、耐腐蚀等良好性能。碳纤维和钢材的弹性模量基本上是相同的，但其抗拉强度是普通钢材的数倍以上。因此，把碳纤维用在组合梁受拉区既可以提高组合梁的抗拉性能，又能对组合梁中的钢梁起到保护作用。碳纤维-钢-混凝土组合梁是对钢-混凝土组合梁的加固应用
响发生脆性破坏，压坏后部分试件呈现出倒锥形。第1 组 第2 组 第4 组图2-3 贯通裂缝 图2-4 发展裂缝 图2-5 未水化胶凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗压强度测试完成后，对试件进行肉眼观察，可以看出，试件出现裂缝，并有相互贯通（如图 2-3）的趋势；对于大孔洞的出现，是由于振捣不密实或者自由水的蒸发；形成的内部凝胶孔洞较多，应该是由于水化热反应造成的。裂缝起展
响发生脆性破坏，压坏后部分试件呈现出倒锥形。第1 组 第2 组 第4 组图2-3 贯通裂缝 图2-4 发展裂缝 图2-5 未水化胶凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗压强度测试完成后，对试件进行肉眼观察，可以看出，试件出现裂缝，并有相互贯通（如图 2-3）的趋势；对于大孔洞的出现，是由于振捣不密实或者自由水的蒸发；形成的内部凝胶孔洞较多，应该是由于水化热反应造成的。裂缝起展
【参考文献】
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本文编号：2838800
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