frp加固持载钢结构受弯构件力学性能研究

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1、万方数据沈阳大学硕士学位论文论文题目：_P垄?哩塑垫塑竺均譬!均堡垄笔竺堂研謇作者：张建鹏指导教师：协助指导教师：王晓塑皇堡单位：沈畎学旦堡型塾堡单位：一量仁旦眈学论文答辩日期：2014年12月29日学位授予单位：沈阳大学万方数据AMaster’SThesisinStructuralEngineering[STUDYONTHEMECHANICALPROPERTIESOFSTEELSTRUCTUREFLEXU口RALMEMBERSREINFORCEDBYFRPUNDERLOAD]Candidate：ZhangJianpengSupervisor：ProfessorWangXiaochuS

2、choolofArchitectureandCivilEngineeringShenyangUniversityDecember29，2014万方数据独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名燃吼础也西关于论文使用授权的说明本人完全了解沈阳大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，

3、允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)期：乙f垡。12。五f万方数据摘要近几年来，由于国内外学者的广泛研究，碳纤维复合材料越来越广的被应用于实际工程中，采用碳纤维片材对粱板等结构构件进行加固是工程中较为常见的形式。尽管国内外学者对碳纤维布加固抗弯构件力学性能进行了深入研究，但是，大部分的试验仅仅局限于对未损伤构件的加固或将构件进行卸载后再进行加固的研究，这与工程中钢结构的实际受力状况有一定差距。因此，本文对持载下CFRP布加固H型钢梁的受弯性能进行较为系统的研究。本试验共设计了8根试件，试件截

4、面尺寸均为125mm×125ram×6．5mm×9mm，梁长均为2m，其中有1根对比梁，其余均为持载梁，为防止局部发生破坏，在集中荷载处加焊加劲肋。试验主要变化参数为持载水平、加固层数、加固长度及端部锚国情况等。试验过程中对试件变形、钢梁及碳纤维布上的应变及梁的挠度分布进行记录采集。试验结果显示，加固钢梁的破坏模式主要分为三种：一是CFRP布被拉断；二是试验梁达到极限挠度而发生弯曲破坏；三是端部发生剥离破坏。与对比梁相比，在不同试验参数下CFRP布加固钢梁的屈服荷载、极限荷载和破坏荷载都有不同程度的提高，其中屈服荷载和极限荷载与持载水平近似成开口向下的二次曲线关系。对于CFRP布加固层

5、数、CFRP布加固长度等不同设计参数的试验钢梁，随着加固量的提高，各特征荷载都有不同程度提高，但随着加固量的提高，其提高幅度有所下降。试验梁无论持载与否，仍然近似符合平截面假定。随着加固量的增大，试验梁刚度有不同程度的提高。对试验钢梁下翼缘及碳纤维布沿轴线方向的应力进行分析，可以看出在CFRP布端部加设U型箍可以有效降低CFRP布端部应力集中的程度。基于前人研究基础上，根据钢结构加固原理，本文系统分析了钢梁加固时持载状态对滞后应变的影响，并提出了滞后应变相应的计算方法。考虑材料的非线性本构关系，利用持载下加固钢梁截面弯矩与截面曲率的关系，进一步对持载下钢梁受力变形全过程进行分析。结合钢

6、梁持载下的全过程受力分析及试验，得到了在持载下加固钢万方数据沈阳大学硕士学位论文梁的屈服荷载和极限荷载计算公式。对加固钢梁的界面应力进行分析，分别对粘结剪应力和剥离应力进行分析，得到粘结剪应力方程和剥离应力方程，为工程提供参考。基于试验和理论的基础上，利用ABAQUS软件采用生死单元技术建立了有限元模型，对不同设计参数下的钢梁进行了有限元精细分析，得到如下结论：建立有限元模型，对持载作用下钢梁的受力过程分析，模拟得出其承载力，与试验值进行对比，相差在5％以内，吻合良好。由不同持载水平下加固钢梁的荷载．挠度曲线可以得出，随着持载水平的提高，试件的最终破坏荷载会有所下降，这对实际工程中判断

7、是否有必要对结构加固具有参考作用。由不同加固层数下加固钢梁荷载一位移曲线可以得出，承载力随着加固层数的增加而增加，但当加固层数增加到一定程度，其承载力增幅呈平缓或下降趋势。由改变有效粘结长度的荷载．挠度曲线可以得出，随着粘贴CFRP布长度的增加，其承载力也相应提高，与试验结果吻合良好。关键词：持载下，CFRP布，加固钢梁，荷载一挠度，承载力万方数据Studyonthemechanicalpropertiesofsteelstructurefle