不同卸載情況下碳纖維布加固鋼筋混凝土板有限元分析

　　摘要：通過利用大型通用有限元軟件〖HTSS〗ANSYS〖HTF〗，對不同卸載情況下碳纖維布加固的鋼筋混凝土板的抗彎性能進行了非線性有限元分析。結果發(fā)現(xiàn)，對于施加了第一期荷載后需利用碳纖維布加固的鋼筋混凝土板，加固前卸荷越多，板的極限承載力越大，越能盡量克服碳纖維布應變滯后，從而盡量發(fā)揮碳纖維布的作用。?

關鍵詞：碳纖維布；鋼筋混凝土板；卸荷；加固；非線性有限元分析；

1、引言

用碳纖維增強塑料CFRP(CarbonFiberReinforcedPlastics)加固混凝土結構是近年來興起的一種新型加固補強方法。與原有加固方法比較，碳纖維加固技術具有高強、輕質、耐腐蝕、便于施工等技術優(yōu)勢,因此它一出現(xiàn)就引起了工程界人士的重視并得到廣泛地研究應用，在實踐中取得了良好效果。

但是，工程中碳纖維布加固梁板多采用不卸荷、不施加預應力的直接粘貼加固方法，該方法施工簡單，但所粘貼的碳纖維布在結構不增加新的變形時不直接參加工作，增加有效荷載時碳纖維布應變滯后與鋼筋和混凝土的應變，從而不能充分發(fā)揮碳纖維布的高強作用。?

針對這種情況，本文利用有限元軟件ANSYS9.0分別模擬碳纖維布在使用之前粘貼和在使用過程中不卸載的情況下粘貼、在使用過程中卸載之后粘貼三種情況下的極限承載力、撓度、碳纖維強度發(fā)揮情況。

2、有限元模型建立

碳纖維布加固鋼筋混凝土板由4種不同的材料組成：混凝土、鋼筋、粘結樹脂和碳纖維布,其性能明顯依賴于4種材料的性能,尤其是在非線性階段,其非線性性能都不同程度地在組合材料中反映出來。?

2.1分析對象與材料參數(shù)?

(1)首先對鋼筋混凝土簡支板不采取任何加固措施,受均布荷載,直到板開裂,用于計算對比;?

(2)板底部居中粘貼碳纖維布,碳纖維布的纖維方向長度到板兩端鉸接處，寬度與板同寬。

單向板混凝土設計強度為Ｃ20,板厚度80mm,寬500mm,板全長1800mm，支點跨度1750mm,板內受拉鋼筋5?8,分布鋼筋?6@200,鋼筋保護層厚度20mm,碳纖維布厚度0.167mm，寬度300mm。?

2.2基本假定?

(1)在受力過程中,碳纖維布的應變與鋼筋、混凝土的應變滿足變形協(xié)調原理;?

(2)鋼筋與混凝土、碳纖維布與混凝土間有足夠好的粘結,無相對滑移。?

2.3本構關系?

混凝土的本構關系以《混凝土結構設計規(guī)范》(GB50010—2002)為標準，確定應變和與其相應的應力，見表１。?

鋼筋的應力-應變關系采用理想彈塑性模型。?

碳纖維布應力與應變?yōu)榫€彈性關系，即?
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2.4模型單元的選取、材料參數(shù)、破壞準則?

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