基于ANSYS的外贴预应力GFRP板加固混凝土梁数值模拟

运用ANSYS有限元软件建立预应力玻璃纤维增强塑料GFRP(Glass Fiber Reinforced Polymer)板粘贴加固钢筋混凝土梁有限元模型,解决了预应力GFRP加固混凝土梁非线性数值求解难以收敛的问题。通过数值模拟分析得到的有限元分析结果与试验结果非常吻合,表明ANSYS有限元分析软件对预应力GFRP板加固混凝土梁进行数值模拟分析的准确性。     

铝合金/GFRP筋近表面嵌入式增强钢筋混凝土梁抗弯性能试验

为研究铝合金/玻璃纤维增强复合材料（GFRP）筋近表面嵌入式加固混凝土梁的抗弯性能，以加固方式、加固筋类型和加固量为变量，设计了5根钢筋混凝土梁试件进行单调静载试验，重点分析了混凝土加固梁的破坏模式和破坏特征。研究结果表明：采用铝合金筋或GFRP筋嵌入式加固后混凝土梁的受弯承载力均显著提高；加固量相同时，GFRP筋加固梁、铝合金/GFRP筋混合加固梁和铝合金筋加固梁的极限荷载比未加固梁分别提高了105.8%、45.7%和17.5%，但混凝土梁采用GFRP筋加固后延性降低、脆性突出，而采用铝合金/GFRP筋混合加固或铝合金加固后混凝土梁的延性则与对比梁相当；GFRP筋嵌入式加固梁和铝合金筋嵌入式加固梁分别发生了混凝土保护层剥落破坏和加固筋屈服后混凝土压溃破坏，而铝合金/GFRP筋混合加固梁则先是GFRP筋与混凝土保护层发生剥离，之后随着作用跨中位移的持续增大，受压区混凝土发生压溃，破坏过程有两重防线。在试验研究基础上，采用截面分析法给出了嵌入式加固梁抗弯强度的理论计算模型与工程实用模型，计算结果表明：加固梁极限弯矩的试验值与理论预测值之比及与实用模型计算值之比的平均值分别为1.081和1.063，方差分别为0.003和0.005，吻合较好。     

玻璃纤维增强塑料(GFRP)筋混凝土梁抗弯性能的研究

通过GFRP筋混凝土梁和普通钢筋混凝土梁的破坏试验,对GFRP筋混凝土梁跨中荷载挠度等受力变形规律进行了试验研究.讨论了GFRP筋混凝土梁有限元建模计算的方法,参照普通钢筋混凝土梁的有限元模型,采用线弹性本构关系模型,对不同配筋率的GFRP筋混凝土抗弯性能进行了计算研究.结果表明,GFRP筋混凝土梁的跨中荷载挠度曲线在...     

基于层次分析法的粘贴C/GFRP加固效果综合评价

对底部平贴不同层数(1层、2层、3层)CFRP或GFRP的钢筋混凝土简支梁进行单点加载试验,研究了这2种纤维材料对钢筋混凝土梁的加固效果。结果表明:粘贴CFRP加固与粘贴GFRP加固相比,前者的开裂荷载和极限承载力均大于后者,因此前者加固的构件具有更大的安全储备;二者加固梁的裂缝分布形态、最终破坏状况基本相同;粘贴层数相同时,前者加固的梁刚度表现要优于后者,后者则延性表现更佳且具有更好的经济性。利用层次分析法评价原理中多规则决策问题的基本思路,通过建立2级评价指标体系对上述试验结论进行综合评价,以评价2种FRP粘贴加固的综合效果,评价结果表明:CFRP综合表现更优。     

GFRP加固钢筋混凝土梁界面剥离破坏分析模型

众所周知,纤维增强聚合物塑料(FRP)可以有效增强混凝土构件的强度和刚度,但是对于其界面剥离破坏却很少有人研究。因此,我们对采用GFRP加固的梁进行了理论分析,依据弯曲裂缝宽度临界值和非线性分析得出了一个半经验公式。此公式不仅可以用来预测相关试件的剥离破坏荷载,还可以用于GFRP加固钢筋混凝土梁的分析和设计。     

双Ⅰ型GFRP-混凝土组合梁的动力学行为分析

为了精确计算双Ⅰ型GFRP-混凝土组合梁的动力特性,首先推导出与其动力特性相关的抗弯刚度、剪切刚度、质量惯性矩、扭转刚度和截面翘曲刚度的等效计算公式;根据达朗贝尔原理,分别按照Euler梁理论、Timoshenko梁理论和薄壁杆件约束扭转理论推导出双Ⅰ型GFRP-混凝土组合梁的弯曲振动频率和扭转振动频率计算公式。选择双Ⅰ型GFRP–混凝土组合模型试验梁,运用等效计算公式所得该类型梁的截面特性值与CUFSM软件计算值吻合良好,验证了等效计算公式的可靠性;采用ANSYS12.0软件建立了试验梁的有限元实体模型,并对ANSYS计算的有限元值、模型试验值及推导公式计算结果进行了对比分析。结果表明,Timoshenko梁理论计算的弯曲自由振动频率与实测值及有限元值吻合良好,扭转频率计算公式所得频率值与实测值吻合良好,所得结论可为GFRP-混凝土组合梁的动力特性计算提供参考。     

GFRP筋材替代钢材锚固高边坡应用试验

锚杆是高速公路边坡加固工程常用的一种方法,普通的锚杆材料多选用钢材。在长期的复杂地质环境下,钢筋锚杆常由于受腐蚀而使作用减弱。而GFRP筋材具有强度高、质量轻、抗冲击、耐腐蚀等优点。该文通过GFRP筋材替代钢筋加固高边坡的应用试验,监测了被加固坡体的变形过程和稳定状态。以及加固结构中的GFRP锚杆和与其相邻位置的钢筋锚杆的应力变化过程。经分析表明。GFRP锚杆加固能有效约束边坡整体变形。起到与钢筋锚杆加固效果相近的作用,可以使用GFRP锚杆替代钢筋锚杆加固高边坡。     

拉挤成型GFRP组合桥面设计研究

对拉挤成型GFRP桥面板各项宏观力学性能进行分析,探讨将其等效为总体正交异性板的各个等效力学参数的取值,并通过有限元数值模拟对等效方法进行验证。对于GFRP组合桥面系统,通过对不同边界条件进行分析,确定了其计算模式。最后,提出刚度控制设计时拉挤成型GFRP组合桥面在横GFRP简支组合梁桥轴线方向上的设计挠度标准及此类桥面系统的设计方法。     

粘钢一体外预应力综合加固T梁的结构特性研究

为研究粘钢一体外预应力综合加固法加固的T梁的受力特性,采用粘钢加固、体外预应力筋加固、粘钢一体外预应力综合加固法加固混凝土T梁,对比3种加固方法加固下T梁的结构刚度、裂缝宽度和极限承载力等结构特性,采用有限元进一步分析加固后梁的结构特性,并根据结果提出综合加固法加固下T梁承载力建议计算公式.研究表明,粘钢一体外预应力综...     

GFRP锚杆加固高速公路红砂岩边坡的工程实例分析

由于钢材易腐蚀,钢锚杆的耐久性受到质疑,GFRP锚杆因具有良好的力学性能和耐腐蚀性能,可替代钢筋用于边坡加固工程。通过GFRP锚杆加固常吉高速公路一红砂岩边坡工程实例监测得到不同荷载条件下锚杆应力分布规律,同时通过长期边坡变形监测数据,分析了被加固边坡的稳定状态。实践证明,GFRP锚杆应用于边坡加固工程是可行的,值得推广。     

碳纤维加固混凝土梁抗弯性能的非线性有限元分析

对经碳纤维加固后的钢筋混凝土梁进行有限元非线性全过程数值模拟分析。成功地解决了有限元求解碳纤维加固混凝土梁非线性数值的收敛问题,阐述了非线性的行为。有限元计算的结果与试验结果具有较好的一致性,并对两者之间的误差所产生的原因进行了分析。结果表明,建立合理的有限元数值模型,并采用合理的求解策略,能很好的准确预测并模拟碳纤维布加固混凝土梁的抗弯性能,同时也为以后的数值研究工作奠定了基础。     

新型GFRP组合梁翼缘有效分布宽度分析

利用能量变分法推导出均布线荷载作用下新型GFRP组合梁翼缘有效分布宽度的理论公式,通过有限元数值模拟验证理论公式可靠性。并借鉴传统钢-混凝土组合梁分析方法,对新型GFRP组合梁翼缘有效分布宽度各种影响因素进行了参数分析。     

钢板-混凝土组合加固矩形梁的抗弯性能试验

为了研究不同设计参数与加固构造对钢板-混凝土组合加固梁抗弯性能的影响,对4根钢板-混凝土组合加固矩形钢筋混凝土梁进行了试验研究及数值与理论分析。试件测量内容主要有荷载、挠度、应变、滑移、裂缝的发生以及发展状况等;然后采用有限元软件ANSYS对试验梁加固后的抗弯性能进行了数值模拟,并依据试验梁达到极限抗弯承载能力时的塑性破坏特征,建立了承载力理论简化计算公式。试验结果表明:钢板-混凝土组合加固可显著提高原梁的极限承载力;植筋间距对加固梁的承载力、新老混凝土界面纵向相对滑移具有显著影响,植筋间距越大则承载力越小,且界面出现纵向相对滑移的荷载值越小;剪跨比对试验梁的破坏形态、极限承载力、界面纵向相对滑移、结构延性均具有显著影响。数值与理论分析结果表明:数值模型能较好模拟试验梁发生弯曲破坏时的受力性能,而对界面滑移与剥离破坏的模拟尚存在不足;理论计算值与试验值在塑性弯曲破坏时吻合较好,脆性剥离破坏时相差较大。     

钢筋混凝土箱形梁桥悬臂施工阶段温度效应研究

以新疆伊犁特大桥为工程背景,利用ANSYS有限元软件建立悬臂施工阶段箱梁的温度场仿真模型,对箱形梁桥施工过程中温度效应进行计算与分析,得到桥梁在不同时刻温度场作用下的应力及线形变化,并与现场试验数据进行对比,验证了该温度场仿真模型的正确性,得出一些温度效应对大跨度钢筋混凝土箱梁桥施工的影响规律。     

钢筋混凝土拱桥参数化建模及特征值屈曲分析

针对某在建的150m跨径钢筋混凝土拱桥,利用开发的基于ANSYS的拱桥参数化建模模块,分别采用梁单元和实体单元创建有限元模型。在此基础上进行拱桥的特征值屈曲分析,并对拱轴线类型、桥面结构形式以及拱脚支承形式等影响因素进行了参数分析。分析结果表明:采用梁单元与实体单元进行结构离散,对于拱桥的特征值屈曲的计算结果影响不大。     

CFRP加固混凝土梁受弯承载力的有限元分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有高强、质轻、工艺性好和耐腐蚀好等优点,在混凝土结构加固领域的应用日趋广泛。针对实际情况下钢筋混凝土梁式桥因受弯承载力不足产生破坏的特点,对碳纤维布加固混凝土梁的受弯性能进行了试验和初步有限元数值分析,通过ANSYS有限元建模,其中,混凝土单元类型采用Solid65空间混凝土单元,钢筋单元采用Link8空间链杆单元,外部粘贴CFRP采用Shell41膜单元,混凝土梁支座采用Solid45单元。分析与试验结果表明,与普通混凝土构件相比,经CFRP加固的混凝土构件可有效利用碳纤维材料高强度的特性,混凝土梁的抗弯承载能力和刚度得到较大幅度的提高,在混凝土结构加固领域具有广泛的应用前景。     

基于颗粒流原理的盾构切割GFRP筋混凝土围护桩机制

在盾构无障碍接收过程中，盾构切割GFRP筋混凝土围护桩时桩体会朝向基坑临空侧发生变形，甚至发生整体倒塌，引起工程事故。为此，需要对盾构切割GFRP筋混凝土围护桩的机制进行研究。基于PFC3D建立盾构切桩的离散元颗粒流模型，得到盾构切刀切削力的变化规律与桩体应力的变化规律，揭示盾构无障碍接收切桩的机制： 前半切入行程为剪压破坏，后半切入行程为剪切破坏，并指出在切桩过程中应控制好盾构推力，避免GFRP筋混凝土围护桩整体倒塌。