次受力下预应力cfrp加固r.c梁的理论分析与非线性有限元分析

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1、青岛理工大学工学硕士学位论文摘要碳纤维材料(CFI冲)加固混凝土结构技术是一项新型高效的加固技术，比传统的加固技术更为便捷有效，近十余年来已得到了广泛的应用。随着不断的深入研究发现，碳纤维材料在对混凝土梁进行受弯加固时存在着以下问题：①碳纤维布的利用率不高，当钢筋与碳纤维布共同工作时，钢筋完全发挥强度时碳纤维布才发挥出不到百分之二十的强度；②使用阶段的加固效果不明显，构件的开裂荷载和屈服荷载提高程度不大，难以起到抑制裂缝发展的作用。当对碳纤维布施加预应力后，构件在承受荷载之前碳纤维布就已经发挥了相当的

2、强度，既有效地利用了碳纤维布的高强度，又能抑制构件的变形和裂缝的发展，避免了碳纤维模量与强度比值过低的矛盾。本文的主要研究内容如下：11在已有的预应力CFRP布加固R．C梁的试验数据基础和公式上，对其受力的全过程进行理论分析，并推导在考虑二次受力情况下加固梁的抗弯极限承载力理论计算公式；2)利用推导的理论计算公式，计算在各因素下预应力CFRP布加固R．C梁二次受力时的抗弯极限承载力，并对计算结果进行分析，分析各因素下二次受力对承载力的影响及其规律。分析表明了：预应力CFRP布加固R．C梁的承载力有了明

3、显的提高并且二次受力对承载力的影响很小，可以忽略不计；3)推导二次受力下预应力CFRP布加固梁在正常使用阶段的刚度、挠度计算公式，并对推导的公式进行验证，计算结果表明了试验值与计算值基本吻合，证明了理论推导的科学性；4)利用有限元分析软件ANSYS对预应力CFRP布加固R．C梁的全过程进行数值模拟，并将数值模拟值与试验值进行对比分析，结果表明：a)ANSYS有限元分析的承载力结果与试验值的承载力计算结果较为吻合；b)在钢筋屈服后试验值与ANSYS值荷载一挠度曲线吻合程度有所偏差，但仍然符合规律。关键词

4、：预应力；CFRP布；R．C梁；加固；二次受力；抗弯承载力；刚度；非线性有限元青岛理工大学工学硕士学位论文AbstractCarbonfiberreinforcedconcretestructuresisanewandefficientstructurerIeinforcementtechnology,moreconvenientthanthetraditionalstructurereinforcementtechnologywhichhasbeenwidelyusedinrecenttenyear

5、s．Withadetailedstudyfoundthatcarbonfibersheetonflexuralstrengtheningofconcretebeamsthereexist：OTheCFRPsheetCallnotbefullyutilized，whentheCFRPsheetandsteelworktogether,7theCFRPonlyplaylessthan20％oftheintensitywhilethesteelplayafullstrength．@Thereinforcem

6、enteffectarenotobviousontheusingstage，thecrackingloadandyieldloadofthestructureimprovementdegreeissmallandisdifficulttosuppressthecrackdevelopment．、：Vhenthecarbonsheetappliedprestressed，theCFRPalreadyplayedaconsiderablestrengthbeforethestructurebearingl

7、oad．Effectiveuseofthehigll—strengthofCFRP，butalsosuppressthedeformationandcrackdevelopmentandavoidingtheconflictofelasticmodulusandstrengthratioistoolowoftheCFRP．Thearticlemainlyincludesthefollowing：1)Carryonthetheoreticalanalysisabouttheforceofthewhole

8、processbasedontheexistingprestressedCFRPR．Cbeamstestdataandformulasanddeducedthetheoreticalformulaofbeamsbearingcapacityunderthesecondaryload．2)UsingthederivedtheoreticalformulatocalculatethebearingcapacityofprestressedCFRPsheets