CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯性能的仿真分析

采用试验和有限元软件ANSYS仿真分析相结合的方法,分析CFRP布加固梁的承载能力、变形特性、破坏形式和CFRP布加固混凝土结构的承载机理.研究表明:外贴CFRP布加固不仅可有效地提高RC梁的承载能力和刚度,而且可以大幅度地提高其安全储备,加固梁的承载力随着粘贴的CFRP层数的增加而增长,但加固1层是最经济,效果最好的.     

二次受力下CFRP加固钢筋混凝土梁抗剪性能

为研究CFRP加固有损伤梁的抗剪性能,基于钢筋混凝土梁抗剪理论,运用有限元分析软件建立CFRP加固有损伤梁的三维有限元模型;采用数值模拟计算方法,分析不同加固量和加固方式对二次受力下CFRP加固钢筋混凝土梁的抗剪极限承载力的贡献和加固效果的影响.研究结果表明:随着碳纤维布加固量的增多,梁的抗剪极限承载力也随之增大,且环包加固效果好于"U"形粘贴,碳纤维布在钢筋混凝土梁抗剪加固中对提高梁的极限承载力贡献较大.     

CFRP加固钢梁的数值模拟分析

结构加固是土木工程中的一个重要研究领域,工程结构中的受弯钢梁由于腐蚀或疲劳损伤需要进行加固和修复。与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有很大的优势和应用前景。通过数值模拟的方法对受弯钢梁粘贴FRP加固后的性能进行了分析,并对加固效果的影响因素进行了讨论。分析结果表明,CFRP加固工字钢粱受弯构件能有效提高截面的承载力及刚度,减小构件变形。     

预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁疲劳性能试验研究

为了研究预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁的疲劳性能,进行了4根CFRP布加固的钢筋混凝土和1根对比梁的试验研究.试验中考虑的变量为碳纤维应力强度比、疲劳荷载幅和CFRP布粘贴层数.试验梁采用双点对称等幅、等频率加载.试验结果表明:未加固的对比梁受疲劳荷载作用时,裂缝少而宽;非预应力CFRP布加固梁,裂缝多而密,裂缝高度...     

冻融循环作用下CFRP加固混凝土梁疲劳性能试验研究

为研究冻融循环作用对CFRP加固混凝土梁疲劳性能的影响,以CFRP加固混凝土梁的疲劳试验作为对照,分别进行了CFRP加固受到冻融循环作用的混凝土梁的疲劳试验和CFRP加固梁经冻融循环作用后的疲劳试验.试验结果表明:在正常使用状态下,冻融循环50次作用后,CFRP加固梁的挠度增加了6.2%～14.9%,主筋应变增加了2.14%～11.2%,刚度变化不显著;在相同疲劳荷载作用下,与未经冻融作用的CFRP加固梁相比,经受冻融循环作用的CFRP加固梁的疲劳寿命降低不到5%;CFRP加固受到冻融损伤的混凝土梁可能发生剥离破坏,因而在工程中,为防止发生剥离破坏应采取有效措施.     

梯度锚固预应力NSM CFRP加固 RC梁静力及疲劳性能研究

针对表层嵌贴预应力CFRP加固梁因黏结端部应力集中导致混凝土保护层易剥离破坏的问题,提出了在CFRP端部设置梯度预应力的构造措施,并通过构件试验系统研究了梯度锚固预应力CFRP加固梁的静载和疲劳性能.试验结果表明:在静力荷载作用下,梯度锚固预应力CFRP加固梁极限荷载较普通表层嵌贴预应力CFRP加固梁最大提高35.06％,破坏模式由端部保护层剥离破坏转变为保护层剥离与CFRP断裂复合破坏,梯度锚固预应力CFRP加固显著提高了RC梁的静载性能,且有明显的黏结应力峰值传递现象;疲劳荷载下梯度锚固预应力加固梁的疲劳寿命也较普通嵌贴加固梁显著提高,且疲劳破坏模式由端部保护层剥离转变为纵向受拉钢筋疲劳断裂;梯度锚固预应力构造显著增强了加固梁抵抗剥离破坏发生的能力,提高了加固梁疲劳性能.     

持载条件下CFRP加固轴压钢管柱试验及数值分析

碳纤维复合材料(CFRP)加固修复钢结构技术作为一种具有独特优势的加固方法,近年来成为国内外学者研究的热点.以试验研究及与有限元软件模拟相结合的方法,研究CFRP布加固轴心受压方钢管柱构件,主要讨论对于CFRP粘贴层数、不同持载程度和构件中部是否环向锚固对加固后钢柱稳定极限承载力和破坏形态的影响.     

基于nCode design-life的某钢结构吊车梁疲劳可靠性

近年来对吊车梁的调查显示,由于吊车梁的受力复杂,钢吊车梁在往复载荷作用下会提前出现不同程度的疲劳裂缝,危害生产安全与降低经济效益,疲劳寿命的研究可以有效的预防和减小破坏等问题的概率并可对于寿命进行延长.本文采用S-N方法,运用ANSYS有限元软件与nCode Design-life疲劳软件相结合的方式,通过对目标吊车梁的实际受力状态进行模拟并对其进行疲劳可靠性分析,找出最易破坏的节点及最不利位置.取吊车梁一端为基准,设置电葫芦在吊车三个不同位置的工况进行分析,得出三组此破坏点的循环数据,其最小循环值则为吊车梁往复载荷后的最易损坏处.     

存在薄弱界面的CFRP加固RC梁疲劳性能试验

通过6根存在弱界面的CFRP加固RC梁和1根对比梁的弯曲疲劳试验,研究弱界面对加固梁的疲劳破坏形态、疲劳变形性能以及疲劳寿命的影响。结果表明,有弱界面CFRP加固梁的疲劳破坏形式以CFRP剥离破坏为主,同时部分梁发生保护层脱落、受拉钢筋或CFRP疲劳断裂、U型箍剥离等破坏。界面削弱程度越重,保护层厚度越小,加固梁随疲劳次数增加带来的疲劳损伤发展速度越快,疲劳寿命越低。加固量的增加能有效降低CFRP内的应力水平,控制疲劳损伤发展,并由此大幅提高加固梁的疲劳寿命。界面削弱严重时,或弱界面靠近CFRP-混凝土黏结面时,疲劳荷载下保护层易受损脱落,引起纵向CFRP局部挤压断裂及U型箍剥离。     

碳纤维加固钢桥面板U肋对接焊缝疲劳试验

为探究钢桥面板U肋对接焊缝的疲劳开裂机理与修复加固方法,设计了2个带嵌补段的足尺单U肋试件模型,通过模型试验研究了该细节的疲劳破坏模式和实际疲劳抗力。随后,基于线弹性断裂力学方法建立碳纤维增强复合材料（CFRP）加固对接焊缝裂纹模型,通过数值模拟分别研究了CFRP布层数、CFRP布尺寸对疲劳性能的影响。最后,针对U肋对接焊缝介绍粘贴CFRP布无损修复方法和施工工艺流程,并对CFRP布粘贴修复后的裂纹试件进行疲劳测试。结果表明：U肋对接焊缝的疲劳易损点均出现在U肋圆弧过渡处,平均疲劳强度仅为59.7 MPa。经3层CFRP布修复后,不同损伤程度的焊缝疲劳强度约为未加固试件的0.8~2.6倍。粘贴CFRP布能够有效改善钢桥面板U肋对接焊缝的疲劳性能,且满足实桥无损修复的需求。     

考虑应力集中的吊车梁多轴疲劳寿命预测

钢结构吊车梁在工业建筑中被广泛应用,应力集中的存在导致几何不连续位置在复杂应力下服役.借助有限元法分析吊车梁应力-应变状态,确定危险点位置,并提取应力、应变分量;以应变能密度作为损伤参量并以最大平面为临界面,基于能量准则建立临界面位置数值计算方法,结合有限元结果给出吊车梁临界面位置;考虑吊车梁在非对称载荷下服役,借助Goodman方程进行平均应力修正,并结合Q355D钢近似S-N曲线计算疲劳寿命.该方法考虑了应力集中处多轴应力对疲劳损伤的影响,可以为复杂应力下几何不连续钢构件的疲劳寿命评估提供新方法.     

碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁抗弯性能研究

为研究碳纤维布加固不同锈蚀率钢筋混凝土梁的的抗弯性能,通过外加电流法获得锈蚀钢筋混凝土梁粘贴碳纤维布加固后进行受弯试验。结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁整体上随着钢筋锈蚀率的提高,其承载力和抗弯刚度不断降低;锈蚀严重时,会发生脆性破坏;锈蚀混凝土梁粘贴碳纤维布加固可以明显提高其承载力和抗弯刚度;同时随着钢筋锈蚀率的提高,抗弯刚度的增加幅度也不断提高,而承载力的增幅影响不大。在试验及分析结果的基础上,引入锈蚀梁整体刚度退化系数以及考虑到碳纤维布拱作用模式的影响,进而提出了碳纤维布加固锈蚀钢筋混凝土梁抗弯刚度的计算方法。     

CFRP加固钢筋混凝土梁滞回性能试验与有限元对比研究

本文采用ANSYS有限元分析软件模拟低周反复荷载试验,分别对两根CFRP加固RC梁和一根普通RC梁的滞回性能进行了分析,然后分别与试验所得滞回曲线进行对比;研究表明:有限元分析结果与试验结果吻合较好,能够证明普通混凝土梁的滞回环较加固梁要饱满,耗能面积大,但承载力比加固梁则偏低。     

CFRP布加固受弯钢梁试验研究与理论分析

为进一步研究碳纤维布（carbon fiber reinforced polymers,以下简称CFRP）加固钢结构抗弯力学性能,在现有研究的基础上,设计两根试验钢梁,对CFRP布加固钢梁与未加固钢梁进行力学性能对比分析.试验表明：碳纤维加固有效提高了钢梁的承载能力,且对屈服载荷影响更为明显;经加固后的组合钢梁,刚度提高,这是由于当超过屈服载荷时,CFRP布开始承担一部分载荷.另一方面,对加固钢梁进行受力分析,并进行承载力推导.弹性工作阶段,采用截面等效代换方法对加固钢梁进行承载力计算;弹塑性工作阶段,根据塑性铰区位置不同分别对两种受力状态下的加固钢梁进行受力分析与承载能力计算,将试验结果与理论计算对比,吻合良好.     

预应力碳纤维布加固混凝土梁非线性有限元分析

采用ANSYS软件,对卸载或不卸载时预应力碳纤维布加固梁进行非线性有限元分析,并在有限元分析中提出了施加预应力的方法(升温法),以及利用单元的生与死实现不卸载时加固的方法.分析了预应力碳纤维布加固梁中受拉底面混凝土和碳纤维布节点的应力分布规律、以及钢筋与碳纤维布的荷载-应力关系.通过实例对比分析表明,基于ANSYS的有限元分析结果与试验分析结果吻合较好.图8,表2,参10.     

哑铃型钢纤维粉煤灰混凝土的弯曲疲劳特性

混凝土的弯曲疲劳性能是钢纤维混凝土的主要力学性能.用4点加载方法重点研究了全掺钢纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能.研究证明:底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳强度比素混凝土提高15.7％;当应力水平为0.90时,全掺钢纤维(体积分数为1.0％)混凝土梁弯曲疲劳寿命是素混凝土22.47倍,底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳寿命是素混凝土的29.O1倍.即底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能比单独撒布一层钢纤维或单独采用聚丙烯腈纤维来增强混凝土效果更加显著.对于道路及机场跑道采用这一结构形式比较理想.表7,参9.     

CFRP板加固钢¬混凝土组合梁的非线性有限元分析

粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)板能有效的提高钢－混凝土组合梁的强度和刚度。文中采用非线性有限元方法分析了简支CFRP板加固钢¬混凝土组合梁的极限承载力和刚度,并对有限元模型中胶层和栓钉连接层的影响进行了研究。利用有限元方法与理论公式计算及实验结果进行分析和比较,结果表明：（1）非线性有限元分析得到的应力－应变曲线及CFRP板的纵向应变与试验结果吻合较好;（2）考虑连接层的有限元模型比不考虑连接层的有限元模型有更高的精度;（3）CFRP板的性能在钢梁屈服后才得到充分发挥;（4）对比其他方法,由考虑连接层有限元模型计算得到的抗弯极限承载力最接近实验结果,误差小于3%。     

基于损伤容限设计的冶金桥式起重机疲劳寿命研究

以180t×24.85m冶金桥式起重机为研究对象,通过无损探伤发现桥架北主梁的下盖板上有裂纹,应用有限元分析和损伤容限设计方法对起重机裂纹的疲劳寿命进行计算。结果表明,起重机裂纹扩展到临界尺寸需要大约5年的时间。     

火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁非线性分析

在合理选取混凝土、钢筋及碳纤维布力学性能参数的基础上,建立了带防火保护的碳纤维布加固混凝土梁高温下数值计算模型,应用ANSYS软件编制了碳纤维布加固钢筋混凝土梁火灾下非线性有限元分析程序NFACCB,实现了加固梁火灾下的热力学耦合分析.分析结果表明:采用合理的防火保护,加固梁可以获得较好的耐火性能;防火材料厚度a和火灾载荷比k对加固梁耐火性能有显著影响;纵筋配筋率n、碳纤维布加固量m、防火材料导热系数以及截面尺寸也对火灾下的加固梁挠度产生影响;而加固梁挠度随防火材料的比热和容重的变化不明显.