CFRP筋混凝土梁力学性能的有限元分析模型.doc

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1、反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的力学响应张剑收稿日期：2009-11-30基金项目：国家自然科学基金（10472045、10772078）；国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2007AA11Z106）；南京航空航天大学引进人才科研基金（S0851-013）作者简介：张剑（1978—），男，安徽青阳人，工学博士。研究方向：非线性固体力学。石杏喜2周储伟1叶见曙3林晶3（1.南京航空航天大学航空宇航学院，江苏南京210016；2.南京理工大学理学院，江苏南京210094；3.东南大学交通学院，江苏南京210096）摘要：对于预应力碳纤维增强复合材料（CF

2、RP）筋高性能混凝土（HPC）梁，建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型，结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性，分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明，单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好，证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性；反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响，且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度，所得结论供HPC梁设计参考。关键词：复合材料；反复荷载；CFRP

3、筋；HPC梁；力学响应MechanicalReponsesofHPCBeamwithPrestressedCFRPRebarsSubjectedtoCyclicLoadingZHANGJian1,SHIXingxi2,ZHOUChuwei1,YEJianshu3,LINJing3(1.CollegeofAerospace,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,JiangsuNanjing210016;2.SchoolofScience,NanjingUniversityofScienceandTechnology，J

4、iangsuNanjing210094;3.CollegeofTransportation,SoutheastUniversity,JiangsuNanjing210096)Abstract:Forhighperformanceconcretebeam(HPCbeam)withprestressedCarbonfiberreinforcedcomposite(CFRP)rebars,theprestressedCFRPrebarsandtheGFRPrebarsarerespectivelymodeledbythecombinedshellelementandthela

5、yeredshellelement.Thegeometricalnonlinearityandmaterialnonlinearityofcombined-layeredshellelementarecompletedwithsomerelativecriteria.ThenonlinearmechanicalresponsesofHPCbeamswithprestressedCFRPrebarssubjectedtocyclicloadingarestudied.WhentheHPCbeamsaresubjectedtomonotonicloading,thecalc

6、ulationsincludingdisplacementsofmiddlespanandstrainsofCFRPrebarsareingoodagreementswiththoseintheexperimentresults,whichindicatetheefficiencyofthestudiednonlinearelementandthecorrectnessofthecompiledprocedure.WhenHPCbeamswithprestressedCFRPrebarsaresubjectedtocyclicloading,themechanicalb

7、ehaviorsofHPCbeamsaregreatlyaffectedbythetypeofcommonrebarassembledinthetensileareaandwhenthebeamsfail,thestrengthsoftheCFRPandGFRPrebarsarebothbelowthecorrespondingultimatestrengths.TheobtainedconclusionsprovidereferencesforthedesignofHPCbeams.Keywords:compositematerial;