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CFRP加固RC梁挠度的有限元分析

发布于:2016-05-26 18:37
有限元分析

      近年来,随着纤维复合材料在混凝土结构加固中的广泛应用,其相应的试验研究也取得了丰富的成果。目前,国内外对纤维复合材料加固混凝土梁的承载能力的研究比较成熟,而对正常使用阶段的挠度、裂缝的研究还不够成熟。文献(以下简称规程)也未明确指出加固后钢筋混凝土梁的正常使用阶段挠度、裂缝的验算方法。通过试验研究,根据文献给出的挠度计算模型对10根梁的挠度进行了理论计算。探讨了CFRP加固钢筋混凝土梁刚度和挠度的变化规律,用ANSYS有限元结构分析程序进行了分析,并将有限元分析结果、理论计算结果、试验结果进行分析。
      试验件制作了10根钢筋混凝土梁。试件梁尺寸均采用200 mm×300 mm×2 400 mm,净跨2100 mm。梁的受力筋采用HRB335,箍筋则采用HPB235(纯弯曲段箍筋为 8@200,其它段为 8@100,受压区构造配筋为212。
      在浇筑混凝土梁的同时制作12个150 mm×150 mm×150 mm标准试块,用做混凝土抗压强度测试。试验梁主筋及箍筋抗拉强度在万能试验机上测试。实测混凝土及钢筋强度见表。CFRP采用日产FTS-C1-30型CFRP布,设计厚度0.111 mm,浸渍树脂D-70(粘贴CFRP布)。CFRP布以及相应的粘结树脂检测结果见表。
      试验加载装置如图所示。试验采用净跨3分点处2点对称加载,加载方式为机械式千斤顶配合反力架手动加载。实际加载过程中,实行分级加载,在接近开裂荷载与钢筋屈服荷载以及极限荷载时,每级荷载3kN,其他情况根据实际情况按5 kN或者10 kN一级加载。试验过程中记录各级荷载作用下碳纤维布、钢筋、混凝土的应变及试验梁的跨中挠度。
      试验结果表明,对比梁的跨中挠度值要大于加固梁的跨中挠度值,说明碳纤维布对混凝土梁挠度变形有一定贡献,对比梁的破坏承载力要小于加固梁的破坏承载力,说明碳纤维布对混凝土梁的承载力提高有一定贡献,配筋率/单根钢筋直径、混凝土强度等级及保护层厚度对挠度变形的发展影响不够明显。粘贴CFRP虽然不能阻止混凝土开裂,但是可以抑制裂缝的扩展,并且裂缝发展较为缓慢,中和轴的上升也较为缓慢,对刚度有间接地提高作用。


                                                                                  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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