浅谈cfrp加固空间网壳结构的设计与性能研究

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1、申请同济大学工学硕士学位论文CFRP加固空间网壳结构的设计与性能研究培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：土木工程学院土木工程结构工程秦薇巢斯教授二oo七年三月摘要网壳结构是一种典型的空间结构体系，有其固有的力学特性。随着网壳结构的广泛应用，其力学性能的研究日益受到重视，但对现有空间网壳结构采用碳纤维布(以下简称CFRP)加固的研究还远远不够。本文以具有实际工程意义的某大跨度单层柱面网壳结构为研究对象，采用创新的思路，在有限元分析中使用CFRP约束混凝土本构关系替代普通混凝土本构关系，来模拟被加固的杆件进行整体建模分析，以研究结构在不同的加固方案下静力、动力性能

2、和稳定极限荷载的变化。本文在回顾了空间网壳结构、CFRP加固技术和钢筋混凝土有限元分析技术的发展及其研究现状之后，通过数值试验的方法验证和确定了本文使用的CFRP约束混凝土本构关系。接着介绍了研究对象的工程概况、结构形式、计算模型和静力工况组合，采用ANSYS程序对未加固结构和全加固结构在各工况作用下的位移和内力等静力性能进行非线性有限元分析，为后续的动力性能及抗震研究提供基础。在静力分析的基础上，本文采用了考虑双重非线性的全过程分析方法，分析了未加固结构和全加固结构在不同加固方案下的静力稳定性能，并建议了各方案下的设计极限荷载。根据静力和稳定工况下结构的分析结果和结构本

3、身特点，提出了有针对性的部分加固方案，补充了对部分加固结构的静力工况和稳定极限荷载分析。对未加固结构、部分加固结构和全加固结构进行了模态分析和非线性时程分析，通过对比三类结构的抗震性能，对不同加固方案进行了评价，并对具体的构件加固提出了设计建议。最后，本文对研究工作进行了总结，得出了一些有参考价值的结论，并指出有待进一步研究解决的问题。关键词：空间网壳结构，CFRP，加固，非线性，有限元，稳定，时程分析AbstmctABSTRACTSpatialnetlikeshellsaretypicalmodelsofspacestructures，whichhavetheirmec

4、hanicalproperties．Withthewideapplicationofspatialnetlikeshellsinengineering，themechanicalpropertiesofthestructuresweremoreandmorepaidattentionto．Buttheresearchisinadequateonthespatialnetlikeshellswhicharestrengthenedbycarbonfiberreinforcedplastic(CFRP)．Studiedonarealnetlikeshell，thepaperc

5、omparesthestaticfeatures，thedynamicalpropertiesandthecriticalloadsofstabilityofthestructureswithdifferentreinforcemethods．inwhichthestress—strainmodelofordinaryconcreteiSreplacedbythatofconcreteconfinedbyCFRPtosimulatethereinforcement．Afterthedevelopmentandactualityofthespatialnetlikeshel

6、ls，theCFRP—strengtheningtechniqueandthefiniteelementmethodrFEM)ofreinforcedconcretewerereviewed，thestress—strainmodelofCFRP-eonfinedconcreteusingintheconsequentchaptersischosenbytheresultofanumericalexperiment．Thethesisfirstlydescribedthegeneralsituationofproject，structuralstyle，calculati

7、onmodelandthestaticloadcasecombinations，andthendiscussedthedisplacementandtheinternalforceoftheoriginalstructureandthewhole-reinforcedstructure，whicharecalculatedbythefiniteelementanalysissoftwareANSYS．Basedontheanalysisofthestaticfeature，thethesisusedthecomplete—pr