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作者：王文亭长沙理工大学

学位级别：硕士

梁结构出现裂纹损伤，即使是表面裂纹，在没有一定的荷载作用下，往往很难被发现。近年来，基于动态测试技术的结构损伤识别方法引起了工程界的广泛关注。当裂纹扩展或损伤演化时，梁的动力学特征会发生改变。为了给含裂纹损伤梁结构反... 详细信息

梁结构出现裂纹损伤，即使是表面裂纹，在没有一定的荷载作用下，往往很难被发现。近年来，基于动态测试技术的结构损伤识别方法引起了工程界的广泛关注。当裂纹扩展或损伤演化时，梁的动力学特征会发生改变。为了给含裂纹损伤梁结构反问题的研究提供准确的动力参数，讨论裂纹参数对梁动力学特征的影响是十分必要的，这将为工程结构性能在线检测、安全评估提供理论基础和依据。钢筋混凝土梁是由钢筋、混凝土两相材料组成，其力学性能区别于单一材料介质组成的构件。钢筋混凝土梁在服役过程中产生的裂纹将会受到普通钢筋的约束，这会使得梁中裂纹不完全等同于素混凝土梁自由张开的裂纹模型，进而导致含裂纹梁的线性及非线性动力特性的改变。第一章：介绍了裂纹梁的动力学分析的研究背景、研究现状、研究意义及研究方法。第二章：从柔度系数和裂纹应力强度因子的基本关系出发，基于Timoshenko梁理论，建立了考虑钢筋约束效应的开裂混凝土梁模型，得到了含裂纹简支梁的固有频率特征方程。通过数值分析，讨论了不同裂纹长度和深度以及钢筋约束效应对梁前三阶固有频率的影响。研究表明,开裂混凝土梁在钢筋的约束效应下，其固有频率大于不计及钢筋约束效应的情况，且裂纹深度和位置的变化会对结构的固有频率产生影响。第三章：利用非线性弹性力学和断裂力学理论，在考虑钢筋约束效应的基础上，采用能量法建立了裂纹梁的运动控制方程。然后采用谐波分析法对运动控制方程进行分析，研究了钢筋约束效应、裂纹深度及裂纹位置对裂纹梁非线性振动幅频响应的影响。第四章：利用龙格-库塔法对考虑钢筋约束效应的裂纹梁动力响应问题进行了求解。并通过算例对比分析了矩形脉冲荷载作用下裂纹梁线性与非线性振动的运动规律，讨论了结构阻尼、裂纹参数及钢筋约束效应对梁跨中位置的非线性动力响应的影响。最后：对本文的分析结论进行了总结，并对考虑钢筋约束效应的含裂纹梁动力学研究方向进行了介绍。

关键词：裂纹梁钢筋约束效应线弹簧模型能量原理自由振动非线性振动动力响应

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考虑钢筋约束效应的开裂混凝土梁的自由振动

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长沙理工大学学报（自然科学版） 2011年第2期8卷 35-39,50页

作者：陈得良王文亭刘峰长沙理工大学土木与建筑学院湖南长沙410004

从柔度系数和裂纹应力强度因子的基本关系出发,基于Timoshenko梁理论,建立了考虑钢筋约束效应的开裂混凝土梁模型,得到了含裂纹简支梁的固有频率特征方程.通过数值分析,讨论了不同裂纹长度和深度以及钢筋约束效应对梁前三阶固有频率的影... 详细信息

从柔度系数和裂纹应力强度因子的基本关系出发,基于Timoshenko梁理论,建立了考虑钢筋约束效应的开裂混凝土梁模型,得到了含裂纹简支梁的固有频率特征方程.通过数值分析,讨论了不同裂纹长度和深度以及钢筋约束效应对梁前三阶固有频率的影响.研究结果表明,开裂混凝土梁在钢筋的约束效应下,其固有频率大于不计及钢筋约束效应的情况,且裂纹深度和位置的变化会对结构的固有频率产生影响.

关键词： Timoshenko梁裂纹钢筋约束效应固有频率

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含多裂纹(群)钢筋混凝土梁的自由振动研究

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振动与冲击 2019年第19期38卷 109-114,154页

作者：陈得良汪亚运吝国胜邱泽彬雷伟桥梁工程湖南省高校重点实验室长沙410004 长沙理工大学土木与建筑学院长沙410004 中建三局集团有限公司工程总承包公司武汉430061

基于Euler-Bernoulli梁理论,利用Hamilton变分原理,在考虑纵向钢筋对裂纹约束效应以及裂纹区应力集中效应的基础上,建立了含多裂纹(群)钢筋混凝土梁模型。通过Taylor级数展开的数值方法,得到了含多裂纹(群)钢筋混凝土简支梁的动力学特... 详细信息

基于Euler-Bernoulli梁理论,利用Hamilton变分原理,在考虑纵向钢筋对裂纹约束效应以及裂纹区应力集中效应的基础上,建立了含多裂纹(群)钢筋混凝土梁模型。通过Taylor级数展开的数值方法,得到了含多裂纹(群)钢筋混凝土简支梁的动力学特征方程;并利用数值分析,研究了裂纹深度、裂纹密集度以及钢筋约束效应对钢筋混凝土梁固有频率的影响。研究表明,含裂纹混凝土梁在考虑钢筋约束效应的影响下,其固有频率大于不考虑钢筋约束效应时的固有频率,且随着裂纹深度的扩展、裂纹数目的增加以及裂纹(群)位置的变化都会对钢筋混凝土梁结构的固有频率产生影响。

关键词：钢筋混凝土梁多裂纹(群) 钢筋约束效应 Taylor级数自由振动

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FRP加固具裂纹RC梁的动力学特性及疲劳分析

FRP加固具裂纹RC梁的动力学特性及疲劳分析

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作者：刘锋长沙理工大学

学位级别：硕士

钢筋混凝土梁结构在土木工程中得到了广泛应用，但混凝结构土本身的一些特性、施工工艺的缺陷以及结构在服役过程中都将导致结构产生裂纹。裂纹的产生必将导致结构承载能力的下降并危及结构的安全使用以及降低结构的设计使用寿命。因此... 详细信息

钢筋混凝土梁结构在土木工程中得到了广泛应用，但混凝结构土本身的一些特性、施工工艺的缺陷以及结构在服役过程中都将导致结构产生裂纹。裂纹的产生必将导致结构承载能力的下降并危及结构的安全使用以及降低结构的设计使用寿命。因此，对产生裂纹的桥梁进行加固是提高桥梁承载能力和延长使用寿命有效而又经济的途径。FRP(纤维增强复合材料)具有重量轻、强度高、耐腐蚀及耐疲劳等特点，随着FRP的价格的逐渐下降，FRP材料越来越多运用到了桥梁的加固中。用FRP对具裂纹RC梁(钢筋混凝土梁)进行加固后，加固梁的动力学特性、承载能力以及疲劳寿命都有所改变。因此，对FRP加固具裂纹RC梁的动力学特性及疲劳寿命进行研究，有助于人们对加固后RC梁的动力学特性有更深入的了解，对加固梁的疲劳寿命进行研究可以更好地了解现有桥梁的健康状况，并为桥梁的加固设计提供指导和参考的依据。第一章：介绍FRP加固具裂纹RC梁的动力学分析和疲劳分析的研究背景、研究现状、研究意义及研究方法。第二章：基于Bernoulli-Euler梁理论，并运用Hamilton能量原理，研究了加固梁的自由振动的特性。为了考虑裂纹产生的应力集中效应，将裂纹影响因子引入具裂纹的加固梁中。讨论了裂纹在不同的位置和深度、钢筋约束效应以及FRP加固作用对梁前三阶固有频率的影响。第三章：研究了加固梁在简谐载荷作用下的位移响应。讨论了加固梁在不同大小和频率的简谐载荷作用下，钢筋约束效应、FRP加固作用、裂纹深度及裂纹位置等因素对加固梁位移响应的影响。第四章：基于Paris公式对考虑FRP和钢筋约束时具裂纹RC梁的疲劳寿命进行了分析。根据加固梁在简谐载荷作用下的位移响应，并基于Paris公式推导出计算加固梁疲劳寿命的方法。分别用理论分析方法和数值模拟的方法对算例进行计算，对比分析了加固梁在不同载荷作用下的应力强度因子和疲劳寿命。最后：对本文的分析进行总结，并对考虑钢筋约束效应和FRP加固作用的具裂纹RC梁的动力学特性和疲劳寿命研究方向进行了介绍。

关键词： RC梁裂纹钢筋约束效应 FRP 能量原理自由振动受迫振动疲劳寿命

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钢板加固含裂纹梁承载能力及动力特性分析

钢板加固含裂纹梁承载能力及动力特性分析

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作者：汤浩南长沙理工大学

学位级别：硕士

RC梁(钢筋混凝土梁)作为重要的承力构件,在土木工程中得到了广泛的应用。由于混凝土的特性、施工工艺的缺陷及服役过程中都将导致结构出现裂纹,从而致使结构承载能力下降。为了提高受损RC梁的承载力,通常采用加固的方式来提高结构的承... 详细信息

RC梁(钢筋混凝土梁)作为重要的承力构件,在土木工程中得到了广泛的应用。由于混凝土的特性、施工工艺的缺陷及服役过程中都将导致结构出现裂纹,从而致使结构承载能力下降。为了提高受损RC梁的承载力,通常采用加固的方式来提高结构的承载力及延长其使用寿命。采用钢板进行加固时目前工程实际中较为常见的方法,但采用钢板加固后,梁的承载力及动力特性也将随之改变。因此,对钢板加固含裂纹RC梁承载力及动力特性进行研究,有助于加固梁在工程实际中更好的发挥其作用,并为加固设计提供指导和参考的依据。在本文中介绍了钢板加固含裂纹RC梁的承载能力分析及动力学分析的研究背景、研究现状、研究意义及研究方法。对采用钢板加固后RC梁的二次受力原理进行了阐述,以及分析计算了加固后梁的正截面承载力和斜截面承载力。在此基础上基于Bernoulli-Euler梁理论,并运用Hamilton能量原理,研究了加固梁的自由振动的特性。为了考虑裂纹产生的应力集中效应,将裂纹影响因子引入具裂纹的加固梁中。讨论了裂纹在不同的位置和深度、钢筋约束效应以及钢板加固作用对梁前三阶固有频率的影响。此外,为了研究了加固梁在简谐载荷作用下的位移响应。讨论了加固梁在不同大小和频率的简谐载荷作用下,钢筋约束效应、钢板加固作用、裂纹深度及裂纹位置等因素对加固梁位移响应的影响。基于以上研究结果,对考虑钢筋约束效应和钢板加固作用对含裂纹RC梁的承载能力及动力学特性的影响进行总结,并对钢板加固相关研究做了展望。

关键词： RC梁裂纹钢筋约束效应钢板加固能量原理承载力自由振动受迫振动

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