基于纤维模型的cfrp布加固混凝土柱有限元分析

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1、基于纤维模型的CFRP布加固混凝土柱有限元分析11,212陈学伟韩小雷季静郑宜（1.华南理工大学建筑学院广州510640；2.华南理工大学建筑学院高层建筑结构研究所广州510640）摘要：在新型加固技术中，利用纤维增强复合材料(FRP)布横向包裹钢筋混凝土柱可以改善其抗震性能。对CFRP布加固的混凝土柱进行的有限元分析可以对加固后的柱子进行承载力与抗震性能的评估。本文采用基于纤维模型的OpenSees非线性有限元软件，对CFRP加固的矩形柱试件进行模拟分析，并与文献中的试验结果进行对比。对比结果

2、表明用OpenSees的纤维模型可以有效地对构件和结构进行加固后的承载力及抗震性能分析。关键词：纤维增强复合材料布加固结构非线性有限元纤维模型FINITEELEMENTANALYSISOFCONCRETECOLUMNRETROFITTEDWITHHYBRIDIZEDCFRPMETHOD11,212ChenXueweiHanXiaoleiJiJingZhengYi(1.CollegeofArchitectureandCivilEngineering.SouthChinaUniversityofTe

3、chnologyGuangzhou510640.2.TallBuildingStructureResearchInstitute.CollegeofArchitectureandCivilEngineering.SouthChinaUniversityofTechnology.Guangzhou510640.China)Abstract：Anewretrofitmethodforimprovingtheseismicbehaviorofreinforcedconcretecolumnsisdev

4、elopedinwhichthefiber-reinforced-plastics(FRP)sheetsareusedintheretrofittedarea.TheanalysisofconcretecolumnretrofittedwithtransverseCFRPisusefulforevaluatingthecapacityandseismicperformanceofthecolumn.ThenonlinearfiniteelementanalysissoftwareOpenSees

5、isusedtoanalyzetheretrofittedspecimen.Theanalysisresultsarecomparedwiththereferenceexperimentresults.IthasbeenfoundoutthatfiberelementinOpenSeescananalyzethecapacityandseismicperformanceofthecomponentandstructureretrofittedwithhybridizedCFRPeffective

6、ly.Keywords：Fiber-Reinforced-Plastics(FRP)RetrofittedStructureNonlinearFiniteElementFiberElementModel我国有大量的建筑物因种种原因需要维修加通过对混凝土的横向约束来提高柱的抗震性能。对固,许多钢筋混凝土柱由于设计时没有采用现代抗于矩形柱，外部FRP材料对柱的约束作用及约束区震设计标准，而不能满足抗震要求，需要采取措施大小如图1所示。利用横向包裹FRP布增强对柱截来对混凝土柱进行加固处理。常用的加固

7、方法有：面角部区域混凝土的约束，提高混凝土的极限变形粘钢、外包钢、扩大柱截面、后张拉预应力技术、能力，进一步改善混凝土柱的抗震性能。包裹/粘贴FRP材料等。其中，外部粘贴FRP材料加固技术因具有重量轻、安装方便、施工速度快、维护费用低、强度高、耐疲劳、耐久性好等优点而受到各国学者的广泛关注，并进行了大量的试验研究工作。1CFRP布加固混凝土柱原理FRP是一中正交各向异性的线弹性材料，具有以下特点：（1）FRP抗拉强度高于普通钢筋，在达图1FRP布加固矩形柱的约束区到抗拉强度之前，几乎没有塑性变形

8、产生。（2）抗剪强度低。FRP的抗拉强度虽然很高，但抗剪强度2CFRP布加固混凝土柱有限元分析方法[1]比钢筋低。国内外利用通用非线性有限元软件如ANSYS，当采用外部粘贴FRP材料来加固混凝土柱，ABAQUS等对FRP加固混凝土结构的分析取得研提高其在地震中发生弯曲破坏的延性能力，主要是究进展，分析的理论渐渐成熟。常用方法是用实体工业建筑2007年增刊单元模拟混凝土，用实体或壳元模拟FRP加固材在本文中采用的混凝土本构不考虑受拉部分，[2]料，材料之间的界面通过接触单元去模拟。基Kent-Sc