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钢板加固的钢筋混凝土梁在纯扭转下的结构性能研究

钢板加固的钢筋混凝土梁在纯扭转下的结构性能研究

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作者：阿里天津大学

学位级别：硕士

用外固定钢板加固混凝土构件已被公认为是提高结构性能和强度的有效手段,本文着重研究了用钢板加固混凝土梁的抗扭强度问题。试验工作包括十三根钢筋混凝土梁在纯扭转作用下的试验研究。此项研究对影响混凝土结构性质的各方面进行了一... 详细信息

用外固定钢板加固混凝土构件已被公认为是提高结构性能和强度的有效手段,本文着重研究了用钢板加固混凝土梁的抗扭强度问题。试验工作包括十三根钢筋混凝土梁在纯扭转作用下的试验研究。此项研究对影响混凝土结构性质的各方面进行了一系列实验,包括建筑材料及控制样本的形状(立方体、圆柱体及棱柱体)。本研究涉及一些重要参数的影响,这些因素包括钢板厚度、钢板高度和剪力连接器之间的间距。梁的试验结果是基于扭矩扭转行为、梁纵向伸长以及试验程序中考虑的变量对开裂扭矩、极限扭矩和破坏模式的影响。实验结果表明:随着钢板厚度、板板高度和剪切连接件数量的增加,所有组合梁的开裂扭矩、极限扭矩、整体刚度和梁的延性均会增加。扭转力矩和扭转角受钢板厚度大于钢板高度的影响。而复合梁的伸长率受剪力连接器数量的影响大于钢板的高度和板厚。采用ABAQUS6.10非线性有限元软件对上述算例进行建模,分别建立以钢板厚度、钢板高度和销钉间距(总数)为变量的十二个模型B1-B12和梁内未加钢板的模型BN,随后进行扭转加载下的有限元分析。将梁屈服扭矩、极限扭矩的试验值与有限元分析值的对比,变异系数Tyb/Tya的幅值分别为0.83和0.92,较为吻合,表明模型所用的本构模型、相互作用与加载方式能反应实际的情况。根据数值模拟结果:可以明显的观察到有钢板加固梁的屈服扭矩和极限扭矩相对于未加钢板梁的提高;在相同栓钉间距和钢板厚度情况下,不同板高的加固梁在弹性阶段刚度较接近,抗扭刚度随钢板高度的提高在达到屈服扭矩之后更为明显;钢板厚度的变化对极限扭矩的大小影响显著,而栓钉间距减小的作用类似加密的箍筋,有效的抑制了梁的塑形变形。

关键词：复合钢筋混凝土梁剪力连接器纯扭矩极限扭矩有限元分析

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“放”“阻”结合的复合钢筋混凝土新结构的力学原理与实验研究

“放”“阻”结合的复合钢筋混凝土新结构的力学原理与实验研究

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作者：车承志重庆交通学院

学位级别：硕士

本文简要总结了传统钢筋混凝土结构的优缺点,介绍了FRP片材应用于钢筋混凝土结构的发展历史和研究现状。在课题组前期研究的基础上,本文基于断裂力学基本原理归纳了GFRP复合钢筋混凝土梁用到的三个力学机理,并对新结构的界面问题进行... 详细信息

本文简要总结了传统钢筋混凝土结构的优缺点,介绍了FRP片材应用于钢筋混凝土结构的发展历史和研究现状。在课题组前期研究的基础上,本文基于断裂力学基本原理归纳了GFRP复合钢筋混凝土梁用到的三个力学机理,并对新结构的界面问题进行了简单分析。应用有限元方法建立复合钢筋混凝土新结构的简化模型,为复合梁提供了一个新的分析方法。本文为了更深入了解复合钢筋混凝土新结构的力学性能,开拓工程应用的前景,对尺寸为(4000mm×180mm×450mm)的复合钢筋混凝土新结构构件进行了抗弯试验,进一步验证复合钢筋混凝土新结构的优良的力学性能,并在此基础上对“放”与“阻”相结合结构设计思想进行试验研究。实验结果表明:复合钢筋混凝土新结构能够发挥各种材料的各自特点,承载力较普通钢筋混凝土受弯构件大大提高,使受弯构件中的裂缝得到了极大改善,开裂后的刚度显著改善。对“放”与“阻”相结合的结构设计思想进行试验研究,研究结果表明:新结构的极限承载力提高;新结构的刚度增大,由于采取了裂缝封闭技术,其整体刚度将得到提高,从而提高在挠度控制标准下的使用性能;新结构的抗裂性能提高,表现为同等荷载水平下的裂纹宽度要小;新结构的老裂纹在裂纹封闭后,基本不发展。并推导了体现“放”与“阻”相结合结构设计思想的新结构的极限承载能力计算公式。本文得到国家自然科学基金项目“基于断裂力学原理的钢筋混凝土复合新结构设计理论研究”和重庆市教委科技项目“基于破坏力学原理的桥梁损伤机理与维护加固技术”的资助。

关键词：复合钢筋混凝土梁阻裂增强层有限元界面

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