先张预应力CFL加固RC梁疲劳主裂纹扩展规律及寿命分析

发布时间：2022-02-22 14:30

　　由于预应力碳纤维增强复合材料（Carbon Fibre Reinforced Polymer,简称CFRP）加固钢筋混凝土（Reinforced Concrete,简称RC）结构技术可以发挥CFRP的高强度特性,并具备闭合原有裂纹、限制裂纹形成和扩展以及减小主筋荷载等优点,近年来在土木工程中得到了广泛应用。然而,对于预应力CFRP片材加固RC构件的疲劳性能的研究还相对不足,因此,开展预应力CFRP片材加固RC结构疲劳性能的研究,并探明该类加固构件疲劳主裂纹扩展规律具有重要的工程应用价值。本文采用先张法对本课题组发明的新型CFRP片材——碳纤维薄板CFL（Carbon Fiber Laminate）施加预应力,并以预应力CFL加固RC梁为研究对象,对该类加固构件在常幅荷载作用下的疲劳寿命和疲劳主裂纹扩展规律进行了理论和实验研究。本文的主要研究内容和结论如下:（1）通过有限元软件ABAQUS建立三点弯曲荷载下含有Ⅰ型裂纹的预应力CFL加固RC梁的有限元模型。对加固梁主裂纹尖端的J积分进行了计算。计算结果表明,本文有限元模型计算结果与理论计算结果基本吻合。参数化分析结果表明,混凝土弹性模量、... 

【文章来源】：华南理工大学广东省211工程院校985工程院校教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 预应力FRP加固RC构件研究现状及分析
        1.2.1 预应力FRP片材加固技术
        1.2.2 预应力FRP加固RC构件的预应力损失
        1.2.3 预应力FRP加固RC构件的疲劳性能
        1.2.4 预应力FRP加固RC构件的数值模拟
    1.3 混凝土构件疲劳裂纹扩展规律研究现状及分析
    1.4 本文研究内容
第二章 预应力CFL加固RC梁主裂纹的J积分
    2.1 引言
    2.2 断裂力学中的断裂参量
        2.2.1 应力强度因子
        2.2.2 裂纹张开位移
        2.2.3 J积分理论
    2.3 预应力CFL加固RC梁J积分的有限元计算
        2.3.1 模型几何参数
        2.3.2 材料参数和本构关系
        2.3.3 有限元模型建立和计算步骤
        2.3.4 有限元模型验证
    2.4 J积分的影响因素
        2.4.1 混凝土弹性模量的影响
        2.4.2 碳纤维用量的影响
        2.4.3 预应力水平的影响
    2.5 本章小结
第三章 预应力CFL加固RC梁疲劳实验
    3.1 引言
    3.2 实验材料与试件
    3.3 实验方案
        3.3.1 加载方式
        3.3.2 数据记录与测量
    3.4 实验结果
    3.5 疲劳寿命分析
        3.5.1 S-N曲线
        3.5.2 预应力CFL加固RC梁的疲劳寿命表达式
        3.5.3 考虑预应力影响的加固梁疲劳寿命表达式
    3.6 本章小结
第四章 预应力CFL加固RC梁的疲劳主裂纹扩展规律
    4.1 引言
    4.2 疲劳裂纹扩展的一般规律
    4.3 疲劳主裂纹扩展实验
        4.3.1 实验概述
        4.3.2 疲劳主裂纹数据记录
    4.4 基于DICM测量疲劳主裂纹高度
        4.4.1 DIC图片处理
        4.4.2 确定主裂纹
        4.4.3 确定裂纹尖端
        4.4.4 a~N曲线
    4.5 疲劳主裂纹扩展速率
    4.6 疲劳寿命预测
    4.7 本章小结
结论与展望
    (一)结论
    (二)展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附表


【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力碳纤维板加固混凝土梁多次张拉时预应力损失分析[J]. 邹经,杨勇新,陈伟,薛政,李彪.  施工技术. 2018(04)
[2]2016年交通运输行业发展统计公报[J].   交通财会. 2017(05)
[3]预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁受弯性能非线性有限元分析[J]. 王震强.  中国工程咨询. 2016(08)
[4]预应力碳纤维板加固梁桥长期徐变性能的试验研究[J]. 尚守平,张宝静,吕新飞.  公路交通科技. 2015(05)
[5]钢筋混凝土梁动态试验与数值模拟[J]. 李敏,李宏男.  振动与冲击. 2015(06)
[6]预应力碳纤维板加固混凝土结构预应力损失研究[J]. 邓朗妮,张鹏,杨帆,康侃.  工业建筑. 2012(09)
[7]钢筋混凝土桥梁疲劳累积损伤失效过程简化分析方法[J]. 朱劲松,朱先存.  工程力学. 2012(05)
[8]预应力FRP加固RC梁界面疲劳裂纹扩展行为研究[J]. 谢建和,黄培彦,郭永昌,刘锋.  工程力学. 2011(07)
[9]预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究[J]. 何初生,王文炜,杨威,叶见曙.  东南大学学报(自然科学版). 2011(04)
[10]预应力碳纤维布加固损伤梁疲劳性能试验研究[J]. 徐春林,艾军,陈斌,林森,陆耀清.  工业建筑. 2011(07)

博士论文
[1]湿热环境下CFL加固RC梁疲劳性能研究[D]. 覃广.华南理工大学 2016
[2]先张预应力CFL加固RC梁疲劳性能研究[D]. 黄金林.华南理工大学 2014
[3]材料疲劳裂纹扩展和断裂定量规律的研究[D]. 王泓.西北工业大学 2002

硕士论文
[1]恶劣环境下CFL加固RC梁疲劳主裂纹扩展的DIC测试方法研究[D]. 刘延禄.华南理工大学 2016
[2]先张预应力CFL加固RC梁疲劳主裂纹扩展实验研究[D]. 钟明.华南理工大学 2016
[3]先张预应力CFL加固RC梁预应力损失研究[D]. 解金辉.华南理工大学 2015
[4]CFRP加固带裂纹混凝土梁的断裂力学分析[D]. 王硕.太原科技大学 2015
[5]混凝土梁表层嵌贴CFRP抗弯加固试验研究及有限元分析[D]. 李刚.浙江大学 2012



本文编号：3639639