间隔粘贴CFRP圆钢管柱承载力性能研究
发布时间：2020-12-17 18:31
使用纤维增强复合材料加固钢构件基本思路是先定位构件需要加固区域,然后根据纤维材料性能使用特定胶材将其粘贴到构件表面,待胶层固化后纤维材料和钢材共同受力,既增大了截面刚度,又分担了一部分使用荷载,并能达到结构使用要求。本文研究了采用碳纤维间隔包裹钢柱这样一种构造方式的合理粘贴间隔范围。其次引入加固承载力修正系数来考虑理论加固承载力和数值模拟承载力差异的原因,并绘制该系数与粘贴层数的关系曲线。最后在建立有限元模型的过程中,发现将粘结胶层和碳纤维组合成一种复合材料进行计算得到的结果与试验结果相似。具体工作如下:1、研究了碳纤维间隔包裹钢管这样一种构造方式对构件力学性能的影响,通过试验和数值模拟研究了粘贴间隔在30mm、50mm、80mm时钢管破坏形态、延性发展、承载力变化、控制截面的转移以及碳纤维发挥的作用,并进一步使用ABAQUS对粘贴间隔的密度进行了补充分析,分别模拟了间隔在40mm、60mm时构件的性能的变化,最终将5组构件共同比对,得到使用碳纤维间隔粘贴柱长1/43/4范围内的有效构造措施,为《钢结构加固技术规范》（CECS77:96）关于构造措施的补充提供参考...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
屋架和柱的连接由铰接改为刚接Fig1.1Theconnectionbetweenrooftrussand
1.1.2 传统的钢结构加固技术当结构部分区域受损则需要综合经济、施工难度等因素考量决定该区域是局部补强还是拆除替换。实际工程中损伤钢结构采取加固补强要比设计重建一个结构难度大，因为在加固时结构本身已承担荷载，且需考虑已有构件的实际使用情况另外就是施工条件比较困难，无法做到将结构拆卸下来单独加固再安装，这样违背了实际使用情况，会造成较大经济损失。一般做法是在结构只承受永久荷载的情况下进行加固，适当情况下还需要卸去一部分永久荷载。基于此衍生的加固技术主要分为两类：一类是调整结构的计算简图和进行内力调整；另一类是对构件及连接做出加固。第一类方法主要是改变结构的计算简图使结构内力重分布或者刚度重分布，有这样几种思路，一种是可以改变结构或构件刚度，改变荷载分布，比如常见的增加支撑，减小了构件长细比，增大了局部的刚度，使局部承受主要荷载减轻薄弱部分受力，从而提高构件稳定承载力；另一种思路是改变构件连接方式，变铰接为刚接或者增设支座，使构件截面内力或者杆件内力变化；最后进行内力调整的另一个有效办法是施加预应力，通过张拉使结构获得和荷载效应相反的弯矩,有效地提高结构的承载能力[5]。
11图 2. 1 模型建立步骤Fig2. 1 Basic steps for creating models2.1.2 建模要点[27]（1）复合材料定义CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）由经过碳化的丙烯纤维与环氧树脂热固而成，是一种典型的复合材料。从宏观力学角度，一般将复合材料看做均匀的各向异性弹性体，与之相反的是各向同性弹性体，二者本质区别是应力-应变关系差异明显，异性材料远比同性材料复杂。ABAQUS 提供了不同的复合材料属性定义方式，主要有：各向同性、横观各向同性、各项异性、正交各向异性、单层板等弹性材料类型。各向同性材料是材料中每一点在任意方向上的弹性性能都相同，独立
【参考文献】：
期刊论文
[1]粘贴形式对CFRP布约束柱轴压性能影响试验研究[J]. 丁磊,高鹏,殷强,吴宜龙,彭飞. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]CFRP加固冷弯薄壁槽钢短柱偏心受压承载力试验研究[J]. 唐红元,王灿军,潘毅,郭瑞. 建筑结构学报. 2017(11)
[3]粗糙度对CFRP-混凝土界面剪切黏结性能的影响[J]. 殷雨时,范颖芳,徐义洪. 建筑材料学报. 2018(02)
[4]碳纤维布加固钢管轴压短柱有限元分析[J]. 李兆阳,高小育,陈沿辰. 四川理工学院学报(自然科学版). 2015(05)
[5]基于细观仿真建模的CFRP细观破坏[J]. 高汉卿,贾振元,王福吉,宿友亮,朱浩杰. 复合材料学报. 2016(04)
[6]碳纤维布(CFRP)加固T形圆钢管节点的静力性能研究[J]. 宋生志,魏建军,陈成. 建筑钢结构进展. 2015(02)
[7]基于Abaqus的体壳单元组合建模研究[J]. 张俊飞,顾克秋,付帅. 机械制造与自动化. 2014(03)
[8]我国碳纤维的发展现状及建议[J]. 冯丽,闻艳萍. 纺织科技进展. 2012(01)
[9]CFRP剥离的影响因素及应对措施[J]. 李世宏,李家青. 建筑结构. 2010(S2)
[10]考虑初始缺陷的结构非线性屈曲承载力分析[J]. 王晓峰,秦荣,刘光焰. 江苏建筑. 2009(02)
硕士论文
[1]基于正交设计的CFRP加固中长圆管柱稳定性研究[D]. 刘浩.合肥工业大学 2018
[2]CFRP加固偏心受压圆钢管柱受力性能试验研究[D]. 王春宇.合肥工业大学 2017
[3]CFRP加固偏压钢管柱平面内稳定性研究[D]. 黄钦.合肥工业大学 2017
[4]混杂FRP加固偏心受压方钢管柱的承载力分析[D]. 李甜.西安建筑科技大学 2016
[5]碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢管柱力学性能数值分析[D]. 李兆阳.长安大学 2016
[6]CFRP加固空心圆钢管柱稳定性试验研究[D]. 钱拓.合肥工业大学 2015
[7]CFRP加固轴压方钢管柱稳定承载力试验研究[D]. 周珉璐.合肥工业大学 2015
[8]CFRP布加固空心钢管柱稳定性参数化数值模拟研究[D]. 丁卉.合肥工业大学 2015
[9]CFRP加固桥式吊车金属桥架性能研究与数值模拟[D]. 胡鹏.山东大学 2012
[10]碳纤维布加固圆钢管轴心受力有限元分析及试验研究[D]. 李俊杰.兰州理工大学 2011
本文编号：2922484
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
屋架和柱的连接由铰接改为刚接Fig1.1Theconnectionbetweenrooftrussand
1.1.2 传统的钢结构加固技术当结构部分区域受损则需要综合经济、施工难度等因素考量决定该区域是局部补强还是拆除替换。实际工程中损伤钢结构采取加固补强要比设计重建一个结构难度大，因为在加固时结构本身已承担荷载，且需考虑已有构件的实际使用情况另外就是施工条件比较困难，无法做到将结构拆卸下来单独加固再安装，这样违背了实际使用情况，会造成较大经济损失。一般做法是在结构只承受永久荷载的情况下进行加固，适当情况下还需要卸去一部分永久荷载。基于此衍生的加固技术主要分为两类：一类是调整结构的计算简图和进行内力调整；另一类是对构件及连接做出加固。第一类方法主要是改变结构的计算简图使结构内力重分布或者刚度重分布，有这样几种思路，一种是可以改变结构或构件刚度，改变荷载分布，比如常见的增加支撑，减小了构件长细比，增大了局部的刚度，使局部承受主要荷载减轻薄弱部分受力，从而提高构件稳定承载力；另一种思路是改变构件连接方式，变铰接为刚接或者增设支座，使构件截面内力或者杆件内力变化；最后进行内力调整的另一个有效办法是施加预应力，通过张拉使结构获得和荷载效应相反的弯矩,有效地提高结构的承载能力[5]。
11图 2. 1 模型建立步骤Fig2. 1 Basic steps for creating models2.1.2 建模要点[27]（1）复合材料定义CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）由经过碳化的丙烯纤维与环氧树脂热固而成，是一种典型的复合材料。从宏观力学角度，一般将复合材料看做均匀的各向异性弹性体，与之相反的是各向同性弹性体，二者本质区别是应力-应变关系差异明显，异性材料远比同性材料复杂。ABAQUS 提供了不同的复合材料属性定义方式，主要有：各向同性、横观各向同性、各项异性、正交各向异性、单层板等弹性材料类型。各向同性材料是材料中每一点在任意方向上的弹性性能都相同，独立
【参考文献】：
期刊论文
[1]粘贴形式对CFRP布约束柱轴压性能影响试验研究[J]. 丁磊,高鹏,殷强,吴宜龙,彭飞. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2018(06)
[2]CFRP加固冷弯薄壁槽钢短柱偏心受压承载力试验研究[J]. 唐红元,王灿军,潘毅,郭瑞. 建筑结构学报. 2017(11)
[3]粗糙度对CFRP-混凝土界面剪切黏结性能的影响[J]. 殷雨时,范颖芳,徐义洪. 建筑材料学报. 2018(02)
[4]碳纤维布加固钢管轴压短柱有限元分析[J]. 李兆阳,高小育,陈沿辰. 四川理工学院学报(自然科学版). 2015(05)
[5]基于细观仿真建模的CFRP细观破坏[J]. 高汉卿,贾振元,王福吉,宿友亮,朱浩杰. 复合材料学报. 2016(04)
[6]碳纤维布(CFRP)加固T形圆钢管节点的静力性能研究[J]. 宋生志,魏建军,陈成. 建筑钢结构进展. 2015(02)
[7]基于Abaqus的体壳单元组合建模研究[J]. 张俊飞,顾克秋,付帅. 机械制造与自动化. 2014(03)
[8]我国碳纤维的发展现状及建议[J]. 冯丽,闻艳萍. 纺织科技进展. 2012(01)
[9]CFRP剥离的影响因素及应对措施[J]. 李世宏,李家青. 建筑结构. 2010(S2)
[10]考虑初始缺陷的结构非线性屈曲承载力分析[J]. 王晓峰,秦荣,刘光焰. 江苏建筑. 2009(02)
硕士论文
[1]基于正交设计的CFRP加固中长圆管柱稳定性研究[D]. 刘浩.合肥工业大学 2018
[2]CFRP加固偏心受压圆钢管柱受力性能试验研究[D]. 王春宇.合肥工业大学 2017
[3]CFRP加固偏压钢管柱平面内稳定性研究[D]. 黄钦.合肥工业大学 2017
[4]混杂FRP加固偏心受压方钢管柱的承载力分析[D]. 李甜.西安建筑科技大学 2016
[5]碳纤维增强复合材料（CFRP）加固钢管柱力学性能数值分析[D]. 李兆阳.长安大学 2016
[6]CFRP加固空心圆钢管柱稳定性试验研究[D]. 钱拓.合肥工业大学 2015
[7]CFRP加固轴压方钢管柱稳定承载力试验研究[D]. 周珉璐.合肥工业大学 2015
[8]CFRP布加固空心钢管柱稳定性参数化数值模拟研究[D]. 丁卉.合肥工业大学 2015
[9]CFRP加固桥式吊车金属桥架性能研究与数值模拟[D]. 胡鹏.山东大学 2012
[10]碳纤维布加固圆钢管轴心受力有限元分析及试验研究[D]. 李俊杰.兰州理工大学 2011
本文编号：2922484
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