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  FRP抗剪加固混凝土梁的分析与设计模型    [返回]

申请清华大学工学硕士学位论文
指导教师:叶列平 教授
二零零八年三月

 
>>> 全文下载(单击右键另存为,1.45MB)北京: 清华大学, 2008. 页数: 85
 
    
    摘要

    纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,简称FRP)加固混凝土技术已经在土木工程领域得到广泛的应用,其中一项重要的应用就是在钢筋混凝土梁的梁腹外部粘贴FRP片材以提高其抗剪承载力。本文搜集整理了国内外文献中报告的FRP抗剪加固混凝土梁的试验资料,并完成了一组FRP抗剪加固混凝土梁的试验研究,给出了详细的试验量测记录。在此基础上,本文就FRP抗剪加固混凝土梁的分析模型与设计模型进行研究。
    在分析模型方面,本文首先针对钢筋混凝土梁抗剪行为的数值模拟,探讨了修正压力场理论与转角软化桁架模型的异同。通过分析一组经典的钢筋混凝土梁的抗剪试验,比较了两者的分析效果。研究表明,转角软化桁架模型概念清晰,分析结果相对较好。其次,本文分别对外贴FRP的分离式建模与整体式建模中的关键问题进行研究。在分离式建模方面,基于试验观测与理论分析,指出了梁腹混凝土的复杂应力状态对FRP-混凝土界面粘结滑移关系的影响,初步提出了适用于U形FRP加固混凝土梁的修正方法。在整体式建模方面,本文提出了实用的等效FRP应力-应变关系,并通过对试验中U形FRP抗剪加固混凝土梁进行有限元分析,验证了该模型的有效性。分析结果同时表明,对钢筋混凝土梁抗剪行为的模拟,仍然是这一领域的难点所在。
    在设计模型方面,本文以上述研究成果为基础,提出了考虑梁腹复杂应力对FRP剥离应变影响的折减系数,以及考虑剪跨比、FRP配纤率、配箍率和纵筋配筋率综合影响的梁腹斜裂缝角度的计算公式。与试验结果的比较说明,这些公式对现有设计公式有所改进并且能够得到偏于安全的结果。
 
   
 
目录
 
  第1章 引言
  1.1 课题的背景
  1.2 FRP抗剪加固混凝土梁的基本力学行为
  1.3 本课题主要研究内容
第2章 试验研究
  2.1 概述
  2.2 试验方案
  2.3 试验结果
    2.3.1 试验现象
    2.3.2 荷载-位移曲线
    2.3.3 混凝土及FRP应变分布
第3章 分析模型
  3.1 概述
  3.2 基于转动裂缝的混凝土本构关系
    3.2.1 模型的介绍以及实现
    3.2.2 与试验结果的对比
  3.3 考虑复杂应力状态的FRP-混凝土粘结滑移关系
    3.3.1 模型的建立
    3.3.1 与试验结果的对比
  3.4 等效FRP应力应变关系
    3.4.1 模型的建立
    3.4.2 与试验结果的对比
第4章 设计模型
  4.1 概述
  4.2 FRP剥离应变
    4.2.1 现有计算公式
    4.2.2 考虑复杂应力状态的修正
  4.3 斜裂缝角度
    4.3.1 现有计算方法
    4.3.2 基于修正压力场理论的截面条带模型
    4.3.3 建议的斜裂缝角度计算公式
  4.4 小结
第5章 结论
参考文献

致谢与声明