太阳辐射下CFRP加固混凝土箱梁温度场及温度效应研究
[Abstract]:Because of the advantage of (Carbon Fiber Reinforced Polymer, (CFRP), it has become a trend to apply CFRP to the design of box girder structure, and this kind of CFRP box-section beam has good mechanical properties. It is widely used in bridge structures at home and abroad. The meteorological parameters around the concrete box girder strengthened by CFRP under solar radiation have great influence on it, such as solar radiation intensity, ambient temperature and wind speed, and the external CFRP will change the temperature field of the original concrete box girder and then affect the temperature effect. The analytical expressions of temperature self-stress and temperature interface shear stress derived from the assumption of plane section are applied to the engineering design of the beam, but the theory of box girder with spatial mechanical behavior needs to be further studied. Under the action of solar radiation, it is very important to establish the theory and calculation method of temperature self-stress and temperature interface shear stress which can be applied to concrete box girder strengthened by CFRP. In this paper, based on the existing experimental results, the method of theoretical derivation and numerical simulation is used to strengthen the simply supported concrete box girder by CFRP under the action of solar radiation. The temperature field and temperature effect of simply supported concrete box girder strengthened by CFRP are studied systematically. The main research contents are as follows: (1) based on the prediction function of BP neural network, According to the initial and boundary conditions of CFRP strengthened concrete box girder under solar radiation, and the characteristics of its own thermodynamic materials, the main influencing factors of CFRP strengthened box girder are determined, and the neural network prediction model of temperature field is established. And compared with the experimental data. (2) based on the theory of thin-walled box girder, the temperature self-stress and interfacial temperature shear stress of concrete box girder strengthened by CFRP under solar radiation are combined with the theories of thermoelastic mechanics and composite mechanics, etc. The governing differential equations of temperature self-stress and interfacial temperature stress of box girder strengthened by CFRP are established by using the energy variational principle. For simply supported box girder strengthened by CFRP, the vertical temperature gradient of solar radiation is selected according to the current code. The calculation formulas of temperature self-stress and interface temperature shear stress of simply supported box girder strengthened by CFRP are derived respectively. (3) the common node is used only under the vertical nonlinear temperature gradient of box girder specified in the current code. The finite element model of simply supported box girder strengthened by CFRP is established by using the large scale general software ANSYS, and the temperature self stress is analyzed by comparing with the theoretical formula. Distribution of interfacial stress and shear lag effect. The results of this paper show that the temperature field of the box girder strengthened by CFRP can be predicted simply and quickly by using the measured meteorological parameters such as solar radiation intensity, ambient temperature and wind speed. The predicted value is in good agreement with the measured value, and the maximum error is only 3.6.The analytical solution of temperature self-stress, interfacial thermal stress and shear lag effect is consistent with that of finite element solution under the action of vertical nonlinear temperature gradient. The match is better. The maximum position of the three kinds of materials near the interface of concrete box girder strengthened by CFRP is not uniform, that is, the middle edge of concrete span is the middle line of CFRP bond end, and the boundary shear stress bond end edge. For the shear lag problem, by comparing homogeneous concrete material with CFRP strengthened concrete box girder, it can be seen that the longitudinal stress changes more evenly with the bonded carbon fiber sheet.
【学位授予单位】:兰州交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U441
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本文编号:2237742
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