高强碳纤维布加固混凝土板的有限元分析

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1、第36卷第13期山西建筑Vo1．36No．132010年5月SHANXIARCHITECTUREMay．2010·43·文章编号：1009—6825(2010)13．0043—02高强碳纤维布加固混凝土板的有限元分析应蒋奇古增密摘要：采用有限元分析软件(ANSYS)模拟前人做过的试验，分析加固前后混凝土板的受弯性能，着重叙述了模型和单元参数的选取，通过和试验值进行比较，为今后有限元软件模拟碳纤维加固混凝土的工作提出建议。关键词：高强碳纤维布，加固，有限元中图分类号：TU746．3文献标识码：A对于混凝土楼板，目前主要侧重于其支座和跨中的抗弯强度钢筋和混凝土的实测力学

2、性能指标见表1。不足而采用碳纤维布进行加固，或因为楼板的局部开洞而采用补@120Il}I}、强加固⋯。使用碳纤维布来加固混凝土板，可以明显提高板的受一弯承载力；提高板的屈服弯矩和极限弯矩；在同样荷载下减小板llli』8的挠度和裂缝宽度；同时，不影响构件的截面高度及自重，对空间的净高及建筑物的其他结构没有影响l2』。此外，高强碳纤维加固技术的特点是加固效率高、效果好、施工机具少、操作简单、施工图1试件的截面示意图周期短，有着十分广阔的应用前景3J。表1钢筋和混凝土的实测力学性能指标表MVa1有限元ANSYS分析钢筋混凝土规格}E丘1．1模型的建立掘2654082．0×

3、10538831．83．1×104模型采用整块板进行分析，钢筋和混凝土组合方式采用分离碳纤维布为高强度碳纤维布，其性能指标见表2。模型，不考虑钢筋和混凝土之间的滑移，通过钢筋和混凝土之间表2碳纤维布的性能指标表共用节点来实现位移协调。I计算厚度／mmI抗拉强度／MPal弹性模量／MPal断裂伸长率／％I密度／g·crn一31．2单元类型的选取10．11lJ43OOJ3．1x104J1．4～1．5I1．76混凝土选用三维实体单元Solid65，由8节点组成，每个节点具2．2加荷与加固方案有3个方向的自由度。钢筋选取三维Link8单元，该单元由2个节试验板的加荷方案为均

4、布加载，试验板加固方案见表3。点组成，具有3个方向的自由度。碳纤维选用了多层壳单元表3试验板编号和加固情况表Shell181。1．3本构关系模型的选取本次分析中混凝土选择多线性随动强化(KINH)，钢筋选择经典双线性随动强化模型(BKIN)。混凝土应力一应变关系采用3结果比较GB50010—2002混凝土结构设计规范建议的Rusch应力一应变关3．1试验板结果与ANSYS结果比较系[。钢筋应力一应变关系采用Y．H~shibata提出的钢筋应力一应试验板结果与ANSYS结果比较见表4。变关系[53曲线，不考虑屈服段。3．2试验板的挠度对比结果2建模与计算从表4中可以看

5、出计算值与试验吻合良好，产生的误差与直本文的试验数据部分来源于文献[6]，并进行一定的改进(计接在试验数据基础上加上混凝土板的自重有关。由于没有完整算中记入板自重)。的试验数据，只是画出了用ANSYS计算的荷载位移曲线(见图2)。2．1试件设计与制作4结语试验板为矩形简支板(见图1)，截面尺寸为b×h=560ITI1TI×1)试验数据和有限元的分析结果共同验证了高强碳纤维加100nlrn，跨度32701Tim，净跨z0=30701Tfn，混凝土的设计强度固混凝土板的优点，尤其是能在很大程度上提高板的极限承载力；等级为C30，纵筋采用热轧I级钢筋怊@120，设计配筋率

6、为0．45％。2)通过对试验数据和分析结果的互相比较，说明采用本文中AshallowstudyontheproblemsnotedinthespecialpoleframeworkstructuredesignSUNChaoYAOYaoAbstract：Inviewofspecially-shapedcolumnframestructure，anewresidentialstructure，throughtheanalysisontheloadingcharacteristicsofthespecial—shapedcolumnframestructure．this

7、thesissummarizedseveralissueswhichshouldbenotedinthespecial—shapedcolumnframestructuredesign，finallyproposedrelevantdesignsuggestionstoensurethesafetyapplicability．Keywords：special—shapedcolumns，framework，design收稿日期：2010—01—05作者简介：应蔚中(1980一)，男，工程师，温州市建筑设计研究院，浙江温州325003古增密(1981．)，男，工程