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剪切载荷作用下复合玻璃纤维RC梁的有限元分析

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-10-09  来源:中国户外用品网
核心提示:  复合玻璃纤维增强布加固梁由混凝土、钢筋、粘结剂和复合玻璃纤维增强布等四种不同的材料组成。它的力学特性与这四种材料的力学性能密切相关,特别是加闹梁在不同工作阶段的力学特性是各种材料的非线性本构关系不

  复合玻璃纤维增强布加固梁由混凝土、钢筋、粘结剂和复合玻璃纤维增强布等四种不同的材料组成。它的力学特性与这四种材料的力学性能密切相关,特别是加闹梁在不同工作阶段的力学特性是各种材料的非线性本构关系不同程度作用的综合体现。加固梁在正常工作阶段的力学性能和在极限载荷作用下的破坏特征都是伴随着各种材料的线性和非线性作用而发生的,这就使得计算分析相当困难。常用的通用有限元软件如Ansys、Marc、Adina、Abaqus等都有混凝土非线性分析的功能。

  由于Amys分析软件具有直观显示裂缝的功能,另外其Apdl参数化设计语言在有限元前处理方面具有极大的优势,且Ansys软件内部设定了专门面对混凝土材料的三维实体形式单元solid65,所以选用Ansys 10.0的Multiphysis模块进行分析。

  2有限元模型在有限元模型中,钢筋采用Link8单元,每个节点具三个自由度,即沿节点坐标系A:、r、Z方向的平动。混凝土采用Solid65单元,包括两部分:一是和普通的八节点空间实体单元Solid45相同的实体单元模型,但加入了WHlam-Wamk五参数破坏准则;二是由弥散钢筋组成的整体式模型,可以在三维空间的不同方向分别设定钢筋的位置、角度及配筋率等参数。复合纤维增强布采用shell4丨单元。混凝土和复合纤维增强布之间的界面采用非线性弹簧单元Combin39.建立弥散裂缝模型来模拟混凝土、钢筋和复合纤维增强布间的粘结滑移关系和变形行为,混凝土梁有限元模型见。

  3有限元分析结果为抗弯试验梁跨中挠度与外载荷的有限元计算值与实测值比较曲线:在不同载荷作用下,沿梁高的混凝土应变变化趋势曲线。为不同试验梁跨中钢筋受拉应力与载荷的关系曲线;为不同试验梁跨中挠度与载荷的关系曲线;为不同试验梁受压区混凝土压应力与载荷的关系曲线;为不同试验梁跨中纤维布拉应力与载由可以看出:随着试验载荷的增大,跨中挠度有限元计算值与实测值的趋势一致,数值吻合较好,说明对钢筋、混凝土和复合纤维增强布的力学特性定义是可行的,复合纤维增强布与混凝土之间的粘结滑移模型正确反映了两者之间的相互作用力学特性,该有限元分析模型正确反映了复合玻璃纤维增强布加固的钢筋混凝土梁的特性。由可以看出:随试验载荷的增大,沿梁高的混凝土应变变化基本满足平截面假定,当加固梁达到极限破坏时,跨中受压区混凝土的压应变约0.0038,跨中受拉区的拉应变约0.00750.009,此时受拉区混凝土早己退出工作,拉力由受拉区钢筋和梁底缘的复合纤维增强布承担。反映了不同抗弯加固梁,受拉区钢筋应力、复合纤维增强布的拉应变、跨中挠度和受压区混凝土压应力随载荷的增大的变化规律,它们直接反映了加固梁在加载过程中的受力情况和力学特性,以及相互的受力关系。加固梁载荷与钢筋应力曲线,载荷与纤维拉应变曲线,载荷与跨中挠度曲线都可以分为四个阶段,与试验曲线特征吻合。

  4结论本文采用Ansys有限元模拟混凝土、钢筋和纤维的本构关系以及纤维与混凝土的相互作用等,分析加固钢筋混凝土梁的静载试验力学性能,其有限元理论计算值与试验实测值基本吻合结果表明:有限元分析能比较正确地模拟加固梁的工作特性和破坏特征,可以用来分析加固效果的影响因素,分析不同粘贴加固方法的加固效果,这对于实际工程有较好的指导意义。

 
 
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