CFRP整体加固砖砌体墙片有限元分析

论文摘要

碳纤维布加固砖砌体结构技术近年来得到迅速的发展和广泛的应用,尤其在非预应力碳纤维布加固单片墙体方面,国内外做了大量的试验研究和理论分析,而在有限元模拟分析方面还在进一步的研究中。目前,我国关于预应力碳纤维布加固修复技术的研究才刚刚起步,并且多是试验研究,在理论分析和数值模拟方面还不是很成熟。作为一项新技术的开发与推广应用来说,试验研究成果有限,还有大量的工作要做。本文首先以国内近期所做的一项试验为基础,进行ANSYS仿真模拟计算,将模拟计算结果与试验结果作对比,以验证有限元模拟分析的正确性;然后再建立三种不同形式的有限元模型进行模拟计算,将四种模型计算结果进行对比分析,重点分析了二次受力的预应力碳纤维布加固砖砌体墙的力学性能指标。因此,本文的研究对于碳纤维布加固砌体结构这一新技术在加固工程中的应用具有较好的理论意义和工程应用价值。本文主要研究内容和结论如下:1.以文献【12】中所做的试验为基础,运用大型通用商业有限元软件ANSYS首先对模型C—W6（对应本文模型M1）进行模拟计算分析。由计算分析可以看出:有限元模拟结果与试验结果吻合较好,尤其是在开裂荷载以前,两者吻合的相当好,有限元模拟的结果与实际的破坏现象基本一致,说明采用ANSYS模拟砖墙体的受力性能是有效和可靠的。2.运用ANSYS分别模拟计算模型M2、M3和M4,通过分析砖墙的荷载-位移曲线、开裂荷载下砖墙和碳纤维布的应力分布图和裂缝分布图,得出非预应力和预应力碳纤维布加固砖墙承载能力的影响规律。ANSYS模拟计算分析验证:碳纤维布加固砖砌体墙,可以提高开裂荷载值延缓砖墙的开裂,并约束砖墙的位移,减小砖墙内部的应力值,可以起到类似于圈梁和构造柱的作用;采用施加一定预应力度的碳纤维布进行加固修复砖砌体墙,其加固效果更好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 砌体结构
• 1.1.1 砌体结构的发展和现状
• 1.1.2 砌体结构的优缺点
• 1.1.3 砌体结构加固技术概述
• 1.2 碳纤维材料用于砌体结构加固概述
• 1.2.1 碳纤维布的材料性能
• 1.2.2 粘结材料性能
• 1.2.3 碳纤维加固的特点
• 1.2.4 碳纤维加固技术的研究与应用现状
• 1.3 本课题的研究内容和研究意义
• 1.3.1 本文的研究内容
• 1.3.2 本文的研究意义
• 第二章 碳纤维布加固砖墙有限元分析理论基础
• 2.1 材料的本构关系
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 砖砌体的本构关系
• 2.1.3 混凝土的本构关系
• 2.1.4 碳纤维布的本构关系
• 2.2 碳纤维布加固砖墙有限元分析模型
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 碳纤维布加固砖墙有限元分析模型
• 2.3 碳纤维布加固砖墙ANSYS 有限元分析基础
• 2.3.1 概述
• 2.3.2 碳纤维布加固砖墙ANSYS 有限元分析基础
• 2.4 小结
• 第三章 碳纤维布整体加固砖墙有限元分析
• 3.1 引言
• 3.2 模拟对比试验简介
• 3.3 有限元模型
• 3.3.1 概述
• 3.3.2 有限元模型设计
• 3.3.3 砖砌体单元
• 3.3.4 圈梁和构造柱单元
• 3.3.5 碳纤维布单元
• 3.3.6 破坏准则
• 3.4 有限元计算结果与分析
• 3.4.1 模型M1 计算结果与分析
• 3.4.2 模型M2 计算结果与分析
• 3.4.3 模型M3 计算结果与分析
• 3.4.4 模型M4 计算结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 不足与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况