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加固钢筋混凝土开孔平板的有限元分析

发布于:2016-03-01 20:13
有限元分析

      碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,以下简称CFRP)具有强度高、重量轻、耐腐蚀、耐久性好等优点。使用碳纤维材料加固混凝土结构已成为当前结构工程研究的一个热点,相关的研究较多,但迄今有关碳纤维布加固钢筋混凝土开孔板的研究尚不多见。利用ANSYS有限元App,对碳纤维布加固钢筋混凝土开孔平板进行了非线性有限元分析,并把有限元分析结果与试验值进行比较。研究表明,运用非线性有限元分析能够较精确地模拟加固板的受力过程。
      试验制作板柱结构的方形开孔板共五块,其中B1板为对比板,不进行加固,其余各块板均在孔的四周粘贴“井”字型CFRP条带进行加固,以研究碳纤维布加固RC开孔平板的性能。板支撑于四角的四个小柱子上,板和柱整浇连接,图为加固构件B2示意图。粘贴CFRP条带之前,首先将板底粘贴区进行表面处理,去除混凝土表面的薄弱层,露出坚实的混凝土层并打磨平整,清洁干净后在混凝土表面涂刷树脂,粘贴碳纤维布后用专用的滚筒来回滚压,使树脂浸润各层纤维布,保证混凝土与CFRP之间可靠粘结。为加强CFRP条带的端部锚固,板底碳纤维条带端部绕过板侧面伸入板顶面一定距离,使条带端部锚固于板顶,板的转角处需要打磨成圆角,以避免应力集中使该处纤维布过早断裂。各构件的参数见表。
      试验采用重力块分级均匀加载,并且在构件的钢筋、底部混凝土以及CFRP条带上布置了若干应变片,同时在孔边缘中点及板边缘中点处布置位移表,量测各级荷载作用下钢筋、混凝土和CFRP的应变以及板的挠度。
      最大应力区位于板的中线上。图清楚地反映了混凝土和CFRP的应力变化过程。钢筋和CFRP应力图是B1和B2板在各级荷载作用下,孔边缘钢筋和CFRP在长度方向上应力有限元分析结果。B1和B2板均为中心开孔板,计算时取对称的一半进行分析,孔角距板边缘为0.75m。图中各级荷载均为作用在板上的总荷载值,单位为kN。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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