基于碳纤维布加固预应力混凝土梁的设计方法研究

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1、Y1031916⑧申淆同济大学工学硕士学位论文碳纤维布加固预应力混凝土梁的设计方法研究培养单位：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张准巢斯教授二oO七年三月摘要本文对碳纤维布(CarbonFiberReinforcedPolymer，简称CFRP)加固预应力混凝土梁的正截面受弯性能进行了研究，并对实际工程中的设计方法提出了建议。研究通过采用ANSYS进行有限元数字模拟试验完成。试验针对配筋率、预筋强度比、加固量、恒活载比例、卸载量、预应力筋预应力强度共计6个因素，每因

2、素5水平数进行。通过正交试验设计法总共设计了25根梁。分别研究了碳纤维布加固预应力混凝土梁的抗弯加固效果，受力全过程，破坏形式，梁的裂缝特性，CFRP强度利用率以及本文所考察的各因素对于构件加固后极限承载力、极限挠度与屈服挠度比值的影响。在理论方面，本文通过力平衡方程以及变形协调方程推导出了抗弯承载力的一般计算方法，以此方法为基础编制了基于非线性材料本构关系的抗弯承载力求解程序。经验证，本文有限元模拟试验所得结果与理论分析符合良好。为使研究结论适于实际应用，提出了适于设计使用的简化极限承载力计算方法

3、，此方法有较好的适应性可以在避免产生少筋和超筋构件的同时简化计算并提供更多的安全保证。以上述研究为基础，本文以某预应力梁加固的实际工程为实例，结合本文分析结果提出了设计建议。最后，对于此类问题的进一步研究提出了展望。关键词：预应力，CFRP，二次受力，结构加固!坠唑ABSTRACTThispaperiswithfocusonthestudyofprestressedconcretebeam$strengthenedforbendingwithCarbonFiberReinforcedPloymer(

4、CFRP)．andmakesuggestionofpracticaldesignmethod．ThestuoyiSbasedonnumericalsimulationexperimentoffiniteelememmethodbyANsYS．Experimentaimatsixfactors(ratioofrebar,strengthscaleofprestressedrebar,reinforcementmeasure．ratioof1ireloadanddeadload，scaleoftakeo

5、ffload，prestressoftherebaoandfiveleveIforeachfactor．Twenty·fivestrengthenedbeamsandtwenty-fivecontrastivebeamsaredesignedbyorthogonalexperimentmethodtostudytheirstructuralbehavior,stateofcrackandcollapse．ultimatemomentanddefleetion，the辩engthusingratioo

6、fCFm',ratioofultimatedeflectionandyielddefleeti011andtherelationshipofthefactorsandthem．Intheoryaspect,thispapergiveageneralcalculatingmethodbasedonfo啪balanceequationanddistortionequationofcompatibility,Thencodingasolutionprocedure,whichisusingnoo·line

7、ar@constitutionrelationship．Theprocedure’SresultiSconsistentWithFEM，sInordertobeeasytou∞，asimplificationcomputationalmethodiSgiven．Thismethodhasagoodcompatibility,canavoidtodesignthelOWreinforcementandOVer化inforcementbeamwithamoresafeguarantcos．Atlasta

8、actualstrengthenedprojectisdesignedbythispaper’Smethod．KeyWords：Prestress，CFRP，StructureReinforce，SecondaryLoadingⅡ学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目