洞口边梁的弯剪扭复合受力分析及碳纤维加固研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mile999
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本文在介绍建筑加固的发展概况、常用的加固技术以及碳纤维加固混凝土技术发展概况的基础上,结合国内外的规范,分别通过协调扭矩塑性计算方法和零刚度法两种方法进行洞口边梁的复合受力计算,研究楼板开洞后洞口边梁的受力性能,讨论混凝土的本构关系和各种强度准则,以及钢筋、混凝土和碳纤维三种材料的本构关系,选取适当的本构关系和破坏模型,并通过有限元数值模拟方法研究碳纤维加固边梁的计算方法,探讨碳纤维加固混凝土的各种影响因素,结合比较成熟的碳纤维对梁抗弯抗剪的加固实践,探讨扭矩对梁的受力性能的影响及相应的加固方法。主要内容如下:(1)探讨楼板开洞后洞口边梁的受力性能计算方法。结合国内外的规范,分别通过协调扭矩塑性计算方法和零刚度法两种方法进行洞口边梁的复合受力计算,对比两种方法的优缺点。计算出建筑开洞后梁的受力情况,分析建筑改造对梁的内力的影响,并探讨梁可能出现的破坏情况,为进一步的加固分析做好准备。(2)讨论了混凝土的本构关系以及各种强度准则,以及钢筋、碳纤维两种材料的本构关系,选取适合本文的几种材料的本构关系和破坏模型。着重讨论了角变度空间桁架理论,该理论基于钢筋混凝土构件开裂后进行了一系列假定。该理论认为,开裂后的的受扭构件的工作如同一个中空的空间桁架,这个空间桁架由纵向钢筋和箍筋分别为桁架的弦杆和竖向腹杆,被斜裂缝分割的受压混凝土条带是桁架的斜压腹杆。构件通过管壁上产生环向剪力流来抵抗外扭矩。变角度空间桁架理论概念清晰,能够很好的模拟解释钢筋混凝土构件受扭开裂后的受力行为,可以用来解决钢筋混凝土构件的弯剪扭复合受力问题。本文以此为架构建立了碳纤维加固边梁的理论模型。(3)介绍了混凝土非线性有限元分析的基础知识,包括钢筋与混凝土的计算模型的选择、混凝土裂缝开裂模型、碳纤维与混凝土之间的粘结处理等,并详细介绍了数值分析时用到的各种单元的特性。通过有限元软件建立碳纤维加固混凝土梁的计算模型,并进行全过程的非线性分析,得到加固后梁的承载能力。(4)探讨碳纤维加固混凝土的各种影响因素,结合比较成熟的碳纤维对梁抗弯抗剪的加固,探讨扭矩对梁的受力性能的影响及相应的加固方法。
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