碳纤维加固混凝土梁位移ANSYS模拟

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引言
粘贴碳纤维加固技术是指采用高性能粘结剂将碳纤维布粘
贴在构件的表面， 当增加结构荷载时， 两者共同工作， 可以提高构 件的承载力， 从而达到加固补强的目的 。纤维复合材料的应力应 变量完全线弹性， 不存在屈服点或塑性区， 这是这种材料的最大 特点。碳纤维加固法中保证碳纤维和混凝土共同工作的关键是 粘结材料的性能， 也是两者传力途径的薄弱环节， 因此粘结材料 应该具有足够的刚度与强度， 以保证碳纤维与混凝土间的剪力传 递顺利进行， 同时还应该有足够的韧性， 不会因混凝土开裂导致 脆性粘结破坏。纤维复合材料在桥梁结构加固中得到了广泛的 应用。 而其中的碳纤维材料的应用最为广泛， 在碳纤维材料中， 应 用最多的是碳纤维布， 碳纤维布加固与传统加固方法相比有着更 明显的优点： 1 ） 质量轻且薄。不会增加原结构的尺寸和重量， 不会使结构 的使用空间减少。 2 ） 高强高效， 应用范围广泛 。 碳纤维布具有优异的力学性 能， 可以有效的应用于多种结构的补强， 所以能够更好的提高构 件的承载力和延性。 3 ） 施工方便。碳纤维布加固施工快， 工期短， 现场没有湿作 业， 不需要大型的机械设备， 所以能节省大量的时间和成本， 更加 高效。 4 ） 具有良好的耐久性， 耐腐蚀性， 抗疲劳性 。 经过碳纤维布 加固后不需要定期的防锈维护， 而且对结构本身不会造成新的损 ［ 5］ Curadelli R． O． ， Riera J． D． ， Ambrosini D． ， et al． Damage detection by means of structural damping identification［ J］ ． Engineering Structures， 2008 （ 30 ） ： 34973504． ［ 6］ Leonardo D． Chiwiacowsky， Paolo Gasbarri， Haroldo F． de Campos Velho． Damage assessment of large space structures through
第 38 卷 第 31 期 2012 年11 月 文章编号： 1009-6825 （ 2012 ） 31-0043-03
山
西
建
筑
SHANXI
ARCHITECTURE
Vol． 38 No． 31 Nov． 2012
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碳 纤 维 加 固 混 凝 土 梁 位 移 ANSYS 模 拟 研 究 ★
王良超1
摘
杨治华1
刘
敏2
（ 1． 中建八局第一建设有限公司， 山东 济南 250100 ； 2． 北京工业大学建筑工程学院， 北京 100022 ）
要： 针对梁体跨中位移， 通过理论计算以及 ANSYS 建模分析计算分析比较， 定量分析碳纤维加固梁体的效果， 进一步完善相
关加固理论， 为现实加固工程提供理论和计算支持， 分析表明， 有限元分析计算值和理论计算值在数值和发展趋势上都有很大的 相似性， 说明有限元分析能较好的模拟梁体实际受力状态， FRP 加固后梁体位移减小 14． 08% 。 关键词： 碳纤维， ANSYS， 加固， 位移， FRP 中图分类号： TU375 文献标识码： A 伤， 还可以保护内部混凝土结构 。 5 ） 施工质量易于保证。碳纤维布材质柔软， 粘贴质量更容易 得到保证， 有效粘贴率高 。
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CFRP 加固理论计算
粘结强度： 截面破坏时外贴板中所受的力 。 常见的粘结强度
模型有： 直接由实验数据回归的经验模型 、 断裂力学模型、 采用简 化假定的设计公式（ 略） 。 1 ） 经验模型： Hiroyuki and Wu 进行一系列的碳纤维布加固钢筋混凝土构 件的双剪试验得出 FRP 粘结长度 L （ cm ） 与破坏时平均粘结剪应 力之间关系的经验公式： MPa。 τ u = 5 ． 88 L Tanaka 给出另一个简单的表达式， 其中， L 单位为 mm。 τ u = 6 ． 13 － lnL MPa。 Meada 采用有效粘结长度的概念， 提出： τ u = 110 ． 2 × 10 E p t p MPa。 其中， Ep ， t p 分别为外贴板的弹性模量和厚度； P u 为粘结强 度， 为 τ u 与有效粘结面积 L e b p 的乘积； L e 为有效粘结长度， 按下 式计算： L e = e6． 13 － 0． 58lnE pt p mm。 其中， E p t p 的单位是 GPa·mm。 2 ） 基于断裂力学的模型： Holzenkampfer 应用非线性断裂力学分析钢板与混凝土之间 的粘结强度， 修正计算公式如下 ： the variational approach ［J］ ． Acta Astronautica， 2008 （ 62 ） ： 592-604． ［ 7］ Chen Bo， Zang Chuanzhi． Artificial immune pattern recognition for structure damage classification［J］ ． Computers and Structures， 2009 （ 87 ） ： 13941407．
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An overview of damage identification and diagnosis for civil engineering structure★
f Architectural Engineering，Jinling Institute of Technology，Nanjing 211169 ，China）
Abstract： In this paper，it is elaborated the importance of structure damage identification and diagnosis in civil engineering． Then，it is introduced damage identification and diagnosis of current situation at home and abroad． On the basis，it is also introduced the applied methods of damage identification and diagnosis to civil engineering structure． At last，it is proposed the civil engineering structure damage identification and diagnosis of the development． Key words： damage identification，damage diagnosis，civil engineering structure