预应力CFRP筋混凝土连续梁受力性能仿真分析

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近些年来,随着纤维增强材料的迅猛发展,FRP筋材在工业和民用土木建筑方面得到了广泛的应用,使用FRP筋替代普通钢筋的研究早已广泛展开。这种纤维材料具有高强、轻质、耐腐、耐疲劳等优点,但是其高强度和低弹模的缺点,导致其应用于混凝土结构受力时,很难出现明显屈服点,并出现超筋破坏,而且梁的裂缝过大,既不安全又难以充分发挥其材料性能。因此本课题里我们采用FRP+普通钢筋的形式,在T型预应力连续梁中,研究梁本身的力学性能情况。本文主要进行以下几方面工作:(1)通过通用有限元软件ANSYS对学术前辈的试验进行模拟,旨在对建模方法、单元选取、材料属性、本构关系定义、以及求解方法等进行探究,最后对比试验的结果之后,得到其满足规范规定的误差,就此验证了有限元建模的可靠性。(2)对本文模拟的连续T型的模型进行分析,对比了预应力CFRP筋与预应力钢绞线混凝土连续梁受力性能,得到CFRP筋梁的优越性能结果。接着分析计算了主要影响参数对预应力CFRP筋梁受力性能的影响,得出了影响预应力CFRP筋连续梁受力性能的主要因素有混凝土强度取值和非预应力筋配筋率的选取。(3)简单的讨论了下CFRP预应力筋混凝土连续梁的破坏模式,选取文中所述第二种超筋破坏模式为研究重点,运用平衡配筋率,得出本文所列模型参数满足此种形式的破坏。(4)通过弯矩重分布系数,研究了CFRP预应力筋混凝土连续梁弯矩重分布能力。由于CFRP筋的线弹性应力—应变关系,使我们难以找到实际屈服点,我们只讨论从中间支座上部开裂致梁刚度发生变化起,直到最后梁破坏,能发生多大程度的弯矩重分布。此过程中,我们改变影响梁弯矩重分布的张拉应力、预应力比率和受压区高度,得出影响弯矩重分布能力主要是预应力比率。
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