CFRP/GFRP纤维混杂加固RC梁界面中缺陷的有限元分析

采用非线性有限元分析方法,对碳纤维布和玻璃纤维布(CFRP/GFRP)混杂加固带胶层缺陷的钢筋混凝土梁界面的力学性能进行研究,分析缺陷的位置、大小和数量对加固梁界面应力的影响。通过对比分析带胶层缺陷的加固梁与无胶层缺陷的加固梁应力分布的不同,得出了胶层缺陷对CFRP/GFRP混杂加固的钢筋混凝土梁界面应力的影响。最后给出了界面最大正应力和最大剪应力随缺陷情况不同的变化规律。     

预应力混凝土结构裂缝缺陷的有限元分析

通过对粘贴施加预应力的CFS-GFS混杂加固纤维布的钢筋混凝土梁建立有限元模型进行计算,计算模型中考虑了界面端部附近混凝土不同高度垂直裂缝对胶层附近混凝土力学性能的影响.计算结果表明:界面附近,混凝土第一主应力在裂缝两侧发生跳跃式突变,并在裂缝位置出现极大值;混凝土第三主应力裂纹出现位置应力值为零;混凝土剪应力和正应力在裂纹附近呈现出不同程度的增大;纤维布的性能得到合理的利用.     

CFS-AFS混合加固钢筋混凝土梁受拉面应力分析

针对碳纤维布和芳纶纤维布混杂加固钢筋混凝土梁的一种新型加固方法,通过建立不同材料本构方程,对单层及双层加固模型做了非线性有限元数值计算。分析了在不同加固形式下,加固梁受拉区混凝土拉应力及混杂纤维布抗拉应变分布情况,并将计算结果与试验结果进行了对比。结果表明,非线性有限元计算与试验吻合较好,混杂加固具有良好的混杂效应,碳纤维布高强度的特点得到充分发挥。     

裂缝对CFRP加固RC梁剥离破坏的影响

为研究混凝土梁中裂缝位置对碳纤维布(CFRP)加固混凝土梁的剥离破坏的影响,建立了外贴CFRP加固钢筋混凝土梁损伤带裂缝有限元模型,分析裂缝不同位置对胶层界面剥离应力的影响,并研究剥离破坏规律。研究结果表明,界面的剥离破坏由界面剪应力控制,正应力影响较小。随着荷载的增加,裂缝位置处胶层逐渐软化并发生剥离。当裂缝出现在加载位置时,胶层最先发生剥离。     

玻璃、碳纤维布加固短纤维改性混凝土梁的性能研究

提出一种对纤维改性混凝土构件用碳纤维布与玻璃纤维布混杂加固的新方法,通过建立不同材料本构方程,对单层及双层加固模型做了非线性有限元数值计算。分析了在不同加固形式下,加固梁弯曲刚度及初裂荷载与极限荷载情况,将计算结果与试验结果进行了对比。结果表明非线性有限元计算与试验吻合较好,混凝土中掺入杜拉纤维和钢纤维,可以延缓混凝土构件微裂缝的出现,提高混凝土材料的强度。同时,混杂加固具有良好的混杂效应,碳纤维布高强度的特点得到充分发挥。     

碳化纤维布加固钢筋混凝土梁承载能力提高值的确定

通过对混凝土芯梁及碳化纤维布加固钢筋混凝土梁承载力进行对比试验 ,以确定碳化纤维布加固钢筋混凝土梁后承载能力的提高值 ,为实际使用碳化纤维布加固钢筋混凝土梁提供实测数据     

碳纤维布加固混凝土矩形墩柱温度自应力探讨

基于平截面假定和自平衡力系条件,对碳纤维布(CFS)加固的任意形状横截面混凝土构件,建立日照辐射或骤然降温引起的温度自约束变形求解方程。推导CFS加固混凝土矩形墩柱在均匀变化、线性变化和指数变化温度梯度下的温度自应力解析式。与未加固混凝土矩形墩柱温度自应力解析式进行对比分析,结果表明,即使在均匀和线性变化温度梯度下,CFS加固矩形墩柱也会产生温度自应力;在指数变化温度梯度下,CFS中产生可观的温度自应力。所推导的自约束变形求解方程和温度自应力解析式具有一般性,适用于CFS加固混凝土构件和未加固混凝土构件。     

玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁抗剪性能研究

为了获取玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪性能参数,并为玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的设计与施工提供理论依据,通过试验分析,研究了不同剪跨比、加固量、初始荷载等情况下梁的抗剪承载力变化规律,提出了玄武岩纤维布加固损伤混凝土梁的抗剪承载力修正计算公式。试验结果表明,梁的抗剪承载力受锚固方式、初始荷载和剪跨比的影响较大,采用玄武岩纤维布加固钢筋混凝土梁后,可以有效提高梁的抗剪承载力。     

碳纤维布加固钢筋混凝土梁徐变后的疲劳性能研究

粘贴碳纤维布加固混凝土梁粘贴界面的长期性能,特别是承受长期荷载后的抗疲劳性能是这种加固方法能否推广应用的关键问题,基于此对碳纤维布加固钢筋混凝土梁徐变后的疲劳性能进行了试验研究.研究结果表明:粘贴碳纤维布的钢筋混凝土梁具有良好的疲劳性能,经过相同次数的疲劳荷载后,没有经历徐变过程的加固梁与未加固梁相比,前者的挠度比后者...     

胶层厚度对CFRP布加固RC梁抗弯承载力影响研究

为研究黏结胶层厚度对CFRP布外贴加固有预损伤的钢筋混凝土梁抗弯承载力的影响,对已有纤维片材加固混凝土试件的黏结胶层厚度控制方法进行改进,完成2根基准对比梁和4根损伤加固梁的抗弯试验,并采用有限元软件ABAQUS分别建立三维实体模型和纤维梁模型对试验进行数值模拟.研究结果表明:当黏结胶层厚度从0.5 mm增至3 mm时...     

锚固结构荷载传递机理离散元模拟研究

研究目的:岩土锚固技术是岩土工程领域的重要分支,被广泛应用于土木、矿山、水电等工程领域,但关于锚固结构荷载传递机理的细观力学研究相对较少。本文依据现场试验,通过建立锚杆拉拔试验颗粒流数值模型,探讨不同荷载作用下轴力、锚固界面剪应力分布特征以及周边岩土体的细观力学特性。研究结论:(1)建立了锚杆张拉试验颗粒流数值模型,通过将计算结果与试验数据进行对比,验证了模型的合理性与有效性;(2)分析了锚固结构的荷载传递机理,其界面剪应力沿锚杆方向的分布是不均匀的:在弹黏性阶段,锚固界面剪应力以及轴力分布均为单调递减曲线;在弹塑性阶段,界面剪应力峰值点大致位于弹塑性变形区和弹黏性变形区的分界位置,并且随着张拉荷载的逐渐增大,界面剪应力峰值不断增大,峰值点不断向远端推移;(3)无论是在重力作用下还是受到拉拔荷载时,锚孔周边岩土体的强力接触力和弱力接触力基本垂直,在受到拉拔荷载时,周边岩土体的颗粒会发生重排列,导致强力接触力与弱力接触力方向产生强烈偏转;(4)本文研究方法与结论可为类似锚固结构的设计与力学分析提供理论借鉴。     

FRP加固技术研究新进展

纤维增强复合材料(FRP)在加固工程中的应用是土木工程研究热点之一。围绕国内外FRP加固技术的研究现状以及最新进展,从混杂纤维材料(HFRP)加固、FRP加固砌体结构、预应力碳纤维布(CFRP)加固、CFRP与钢板复合加固混凝土结构等技术的研究方面进行综述。试验研究表明:混杂纤维加固柱的承载力和变形能力优于单一纤维加固,且在承载力提高幅度相同的情况下,成本显著低于CFRP加固柱;FRP加固砌体结构可以提高砌体结构的抗震、抗剪和平面外抗弯性能;预应力CFRP加固技术结合了预应力技术和FRP粘贴技术,能明显提高梁的刚度、屈服荷载和极限荷载,其提高程度随预应力CFRP的用量和预应力水平的提高而增大。预应力加固的研究主要集中于预应力控制值、端部锚固和预应力损失方面。CFRP与钢板复合加固混凝土结构技术作为一种新型的加固技术,可以直接利用钢材参与受力,钢材形成的骨架在约束混凝土变形的同时,还提高了CFRP的利用效率,从而大幅度提高构件的极限承载力,改善构件的工作性能。     

高速重载有砟轨道路基动变形特性的数值分析

运用ABAQUS有限元软件建立有砟轨道—路基系统三维动态有限元模型,分析高速和重载列车荷载作用下的路基空间动应力、路基面横纵向动变形和剪应变特性。基于现场条件,选择砟脚内30cm和砟脚处作为路肩横向和纵向的动变形分析参考点,研究动变形引起的路肩倾斜角度随列车速度、道砟厚度、表层厚度和表层模量变化的规律。结果表明,路肩横向和纵向倾斜角随车速增大而增大,随道砟厚度、基床表层厚度和表层模量的增大而减小,基床表层和底层的最大剪应变较为接近,最大剪应变与路肩最大倾角大致呈线性关系。     

温度作用下轨道板与CA砂浆离缝对CRTSⅡ型板式轨道的影响分析

轨道板与水泥乳化沥青砂浆离缝是CRTSⅡ型板式无砟轨道的主要伤损形式之一,水泥乳化沥青砂浆具有支承、缓冲、传载等作用,离缝将影响无砟轨道的变形与受力。基于弹性地基梁体理论和有限元方法,建立了路基上CRTSⅡ型板式无砟轨道有限元模型,分析在温度荷载和自重作用下不同离缝长度以及产生离缝后CA砂浆层参数对轨道结构的影响。结果表明:轨道板的翘曲位移及纵向应力均随着离缝长度增大而增加;当离缝长度超过1.95 m时,轨道板的翘曲变形及纵向应力都急剧增大,建议轨道板与CA砂浆层离缝长度不宜超过1.95 m。     

FRP布约束混凝土圆柱轴心受压性能非线性有限元分析

采用非线性分析程序ABAQUS，考虑混凝土在三轴状态下的非线性行为及纤维增强材料（FRP）布对混凝土的被动式约束，对轴压下FRP布约束混凝土圆柱试件的受力行为进行分析，研究FRP布与混凝土的相互作用以及纤维含量对约束混凝土极限强度和极限应变的影响。结果表明：非线性有限元分析结果与实验结果吻合良好，非线性有限元分析可较好预测FRP布约束混凝土柱的轴心受压性能；随着FRP布层数的增加，FRP布约束混凝土的极限强度和极限应变提高，FRP布对混凝土的约束作用明显增强；FRP布对混凝土约束力主要在混凝土屈服后发挥。根据实验和有限元分析结果，得到约束混凝土极限强度和极限应变与纤维约束特征值的关系。     

甬江铁路斜拉桥索塔塔梁同异步施工方法对比分析

甬江特大桥为国内首座铁路大跨度钢箱混合梁斜拉桥,钻石形索塔高177.91 m。通过建立索塔与下横梁同、异步施工有限元模型,模拟分析同、异步施工对索塔受力状态及线形的影响。对比分析表明,同、异步施工的索塔受力及线形略有差异,均能满足设计要求,而异步施工较同步在工期上有较大优势。根据对比分析及南岸索塔工期滞后的实际情况,甬江特大桥南北岸索塔分别采用了塔梁异步与塔梁同步的施工方法,最后实现工期的同步,收到了良好的经济与社会效益。     

大跨径连续刚构桥安全性评估的基准有限元模型

以八尺门连续刚构桥为背景,结合其健康监测系统,探讨监测数据处理和安全性评估通常值、限值确定方法。基于健康监测进行该桥有限元模型动力修正和模型验证,得到该桥基准有限元模型;利用基准有限元模型确定桥梁安全性评估安全阈值。结果表明:该桥监测系统能满足桥梁健康监测和安全评估基本需要,基于健康监测长期统计通常值确定方法和基于基准有限元模型的安全阈值确定方法可为健康监测系统设定安全预警值提供依据,满足桥梁安全性评估要求。     

碳纤维布与钢板粘结拉伸承载力计算

为分析碳纤维布与钢板复合加固方法中的碳纤维布与钢板的协调性,进行5组碳纤维布和钢板粘结复合材料试件的单轴拉伸试验,研究碳纤维布与钢板粘结复合材料的破坏特征、受力性能和破坏机理。试验结果表明:复合材料的破坏形式为碳纤维布被拉断或碳纤维布与钢板发生剥离破坏;与对比钢板相比,复合材料的极限承载力提高显著,屈服后的刚度提高也较大,而屈服荷载提高较少;随着碳纤维布层数的增加,复合材料的极限承载力增长较快。在试验研究的基础上,提出复合材料屈服荷载和极限承载力的计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好,标准差和变异系数均小于0.035,可供工程参考应用。     

地铁高架槽形梁足尺模型破坏试验与空间分析研究

通过某城市地铁高架试验段槽形梁桥足尺模型破坏试验,测定结构的极限承载能力,研究其空间受力变形特性及破坏特征。试验结果表明,结构在正常使用和极限状态下的极限荷载分别为设计荷载的1.68和3.0倍,具有足够的安全系数。三维有限元数值计算结果表明,底板存在剪力滞后现象,越接近梁端愈明显。底板纵向剪应力最大值出现在梁端附近截面底板与腹板相交处,支座脱空效应对脱空支座位置的底板应力影响较大,设计中需对梁端进行局部加强处理。跨中截面腹板出现拉应力,最大可达0.91 MPa,设计中应考虑设置一定的竖向抗拉钢筋,防止裂缝产生。     

双层集装箱货车超大规模有限元强度分析

应用计算机辅助设计和有限元网格划分的技巧和方法建立有限元模型,有效解决车体结构复杂和尺寸庞大的问题。分析双层集装箱车体受力状态,完成具有280万个自由度的超大规模有限元模型的集装箱车体强度计算。对两种装载方式下的集装箱车体试验测试结果和有限元计算分析进行了比较。结果表明,车体中间部位计算结果与试验结果比较吻合;而车体端部的计算结果大于试验结果,这是由于在实际制造时该位置处盖板孔的形状有所改善,因而有效缓解了原设计中该处存在的应力集中现象。