加固柱冻融损伤后的轴压性能及耐久性分析

发布时间：2020-08-12 12:12

【摘要】：部分结构载荷部件会由于冻融侵蚀作用而提前退出工作,而大部分采用加固修补的方式达到延续受损构件功能性和经济适用性的目的,CFRP布因其具有良好的材料性能在工程中应用前景光明,因此对采用CFRP布加固构件力学性能的研究十分必要。文中采用了理论分析和ABAQUS模拟的方法主要分析了普通混凝土柱、未加固及CFRP布加固冻融损伤混凝土柱的轴压性能、荷载—位移关系曲线、延性等方面的内容。具体包括:根据冻融循环次数和是否使用CFRP布外部全包加固,将待研究的样本分为16个不同的研究模型。基于已有的试验数据将冻融损伤素混凝土试件的截面面积和混凝土抗压强度与冻融循环作用次数建立数量关系进行折减修正,推导出适用于冻融不同次数时素混凝土柱的轴压承载力计算方法。分析了经受冻融循环作用影响后钢筋混凝土柱试件的横截面积,钢筋的极限抗拉强度以及钢筋与混凝土之间的粘结强度,与在普通环境条件下使用的钢筋混凝土柱试件对比进行校正,得出冻融损伤钢筋混凝土构件的轴压承载力理论分析方法。当损伤混凝土试件采用CFRP布外包加固时,考虑此种加固方式与材料自身特性等因素对加固效果的影响,对CFRP布的抗拉强度进行了修正,并将CFRP布有效约束的混凝土与CFRP布自身为试件提供的承载力视为整体,分析得出组合部分的抗压强度,运用力的叠加原理推导出经过CFRP布外部全包加固冻融损伤混凝土柱的轴压承载力计算方法。以冻融循环作用100次为临界点,当冻融循环次数不超过100次时,试件的轴压承载力理论值均小于试验值,且平均误差在20%之内,表明理论分析法的合理性。运用ABAQUS分两分析步施加温度场和集中结点位移的作用,模拟不同模型先后经受冻融循环和轴压作用的受力过程得到模拟结果,发现各冻融损伤模型轴压承载力均呈现下降趋势,当CFRP布应用于素混凝土冻融损伤试件加固时,试件的破坏形态呈脆性且对试件承载性能的提高幅度比应用于钢筋混凝土柱中充分。考虑构件延性的优劣对耐久性的影响,基于荷载—位移曲线计算模型的延性系数,探讨了加固构件的延性性能。将得到的模拟值与试验值、计算值进行对比,对比显示平均误差合理,验证了公式的合理性,为后续相关研究提供理论参考。
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU37
【图文】：

工程加固,优缺点,实例

图 1.1 工程加固梁实例Fig1.1 Example diagram of strengthened beams图 1.2 工程加固柱实例Fig1.2 Example diagram of strengthened columns.2.2 CFRP 布用于结构加固的优缺点

实例图,工程加固,实例,加固工程

理论部分也比较完善，而且指导了众多的现实加固工程，如图 1.1，图1.2，理论与实际相佐证，在此基础上制订和修缮的纤维增强复合材加固工程领域方面的规范和规程也渐渐地趋于国际化。国内在此方面的探讨与研究经历的时间相比国外部分国家较短，可开展速度快，也拥有了关于此领域的规程和规范，并指导了许多实际工程的加固过程[23]。

实心体,轴压性能,刚体单元,次数

别是实心体、梁、桁架、壳、膜、弹簧连接、刚体、无限元类型，主要形式 3.1。本文采用分离式模型，将钢筋、混泥土和 CFRP 布分别作为不同的单元处理，部件之间通过定义接触方式的方法实现相互作用关系，采用分离式模行模拟的益处是模型贴近试件的真实构造情况，提高可靠度。本章一共有 16 个不同的模型，有限元模型的编号见表 3.1，通过分步施加场和集中荷载作用，模拟分析了 8 个 C30 未加固不同冻融次数的损伤混凝土和 8 个 C30 碳纤维布外部全包加固不同冻融次数的混凝土构件的轴压性能。solidelements实心体单元shellelements壳单元beamelements梁单元rigidelements刚体单元

【参考文献】