太阳辐射下cfrp加固混凝土箱梁温度场及温度效应研究

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1、了＇．ＩｌＵ４４２公开中图分类号；密级：ＵＤＣ：本校编号：讀Ｗ交适乂＃工程硕±学位论文论文题目：太阳福射下ＣＦＲＰ加固混凝玉箱梁湿度场及温度效度研究？．、研究生化名０６１２０１４：金若学号；了南宏教授学校指导教师姓名：职称：》常化银教授级高工企业指导教师姓名：职称；建畫克与上木工程：申请学位工程领域名称论文提交２０１５年６月日期：论义答辦日期：独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢么处外，论文中不包含其他

2、人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含获得兰州巧通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料…同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作。与我了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：全Ｉ签字曰期：厶月巧曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解兰州交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权兰州巧通大学可ｔＵ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检、索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签学位论文作者签名：导师签

3、名：Ｊ邻方字日親ｏｉ沪许＾月（５日签字日期：年ｉ月／Ｓ日工程硕士学位论文太阳辐射下CFRP加固混凝土箱梁温度场及温度效应研究StudyonSolarRadiationThermalFieldandThermalEffectsonConcreteBoxGirdersStrengthenedwithCFRP作者姓名：金岩学科、专业：建筑与土木工程学号：0612014指导教师：丁南宏完成日期：2015.04兰州交通大学LanzhouJiaotongUniversity兰州交通大学工程硕士学位论文摘要由于碳纤维复合材料（CarbonFiberReinforcedPolymer，以下简称C

4、FRP）的优势，将碳纤维复合材料应用到箱梁结构的加固设计中已成为一种趋势，这种碳纤维复合箱形截面梁具有良好的力学性能，广泛地应用在国内外桥梁结构中。太阳辐射下CFRP加固混凝土箱梁周围的气象参数对其影响很大，如太阳辐射强度、环境温度及风速等，且外部粘贴的CFRP势必改变原混凝土箱梁温度场，进而影响温度效应。基于平截面假定推导的温度自应力及温度界面剪应力的解析式被应用于梁的工程设计中，但对于具有空间力学行为箱梁理论还需要继续研究。在太阳辐射作用下，建立可以适用于CFRP加固混凝土箱梁的温度自应力及温度界面剪应力分析理论和计算方法非常重要。本文在已有试验研究成果的基础上，针对太阳辐射作用下的CF

5、RP加固混凝土简支箱梁，通过理论推导与数值模拟相结合的方法，系统的研究了CFRP加固混凝土简支箱梁的温度场及其温度效应，主要研究内容包括以下几个方面：（1）基于BP神经网络预测功能，根据太阳辐射下的CFRP加固混凝土箱梁的初始条件及边界条件，及自身热力学材料特点，确定CFRP加固箱梁的主要影响因素，建立其温度场神经网络预测模型，并与试验数据对比分析。（2）基于薄壁箱梁理论，对太阳辐射下的CFRP加固混凝土箱梁的温度自应力及界面温度剪应力，同时结合热弹性力学，复合材料力学等理论，运用能量变分原理建立CFRP加固箱梁的温度自应力及界面温度应力的控制微分方程。并对CFRP加固简支箱梁，在根据现行规

6、范选取太阳辐射竖向温度梯度下，分别推导了CFRP加固简支箱梁温度自应力及其界面温度剪应力的计算公式。（3）只在现行规范规定的箱梁竖向非线性温度梯度作用下，采用共节点，粘结单元及接触单元三种界面处理方式相结合，利用大型通用软件ANSYS建立CFRP加固简支箱梁有限元模型，与理论公式对比分析温度自应力、温度界面应力及其剪力滞效应分布规律。通过本文的研究结果表明：满足一定精度的要求下，可以通过神经网络采用实测的太阳辐射强度、环境温度及风速等气象参数，简单快速地预测出CFRP加固箱梁温度场，本文的预测值与实测值吻合良好，最大误差仅为3.6％；只在竖向非线性温度梯度作用下，本文的温度自应力、界面温度应

7、力及其剪力滞效应解析解与有限元解整体变化规律一致，吻合较好。且CFRP加固混凝土箱梁界面附近区域三种材料的最大值位置不统一，即分别为混凝土跨中边缘、CFRP粘结端部中线，而界面剪应力粘结端部边缘。对于剪-I-太阳辐射下CFRP加固混凝土箱梁温度场及温度效应研究力滞问题，通过均一混凝土材料与CFRP加固混凝土箱梁对比可知，粘贴的碳纤维布使纵向应力变化更均匀。关键词：太阳辐射；CFRP加固箱梁；自应力；界面应力；