CFRP布约束混凝土矩形短柱轴压性能的非线性有限元分析
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CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱的非线性有限元分析
李冉;姜作峰;马丽娜;张鸿梅
【期刊名称】《延边大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2013(039)003
【摘要】利用ANSYS软件建立了CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱、钢管混凝土柱、素混凝土柱对比柱的三维有限元模型,并对比分析上述3种构件在轴压作用下的延性和极限承载力的差异.研究结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土柱的极限承载力比钢管混凝土柱有较大提高(模拟的单层粘贴构件约提高11%,双层粘贴构件约提高25%),且整体刚度好,表现为弹性阶段轴向位移小,当CFRP断裂后,钢管能继续提供塑性支持;钢管混凝土柱的极限承载力比素混凝土柱提高约4倍,延性也得到很大改善;ANSYS模拟值与文献[1]中的试验值和计算值吻合较好.
【总页数】5页(P219-223)
【作者】李冉;姜作峰;马丽娜;张鸿梅
【作者单位】延边大学工学院土木工程系,吉林延吉133002;延边建设工程质量检测鉴定有限公司,吉林延吉133002;延边建设工程质量检测鉴定有限公司,吉林延吉133002;延边大学工学院土木工程系,吉林延吉133002
【正文语种】中文
【中图分类】TU375.3
【相关文献】
1.新型卷边薄壁钢板组合截面柱的非线性有限元分析 [J], 张怀卿;方有珍;夏腾云;陆承铎
2.薄壁方钢管混凝土短柱承载性能非线性有限元分析 [J], 杨俊;高轩能;沈剑波
3.薄壁钢板组合截面PEC柱的非线性有限元分析 [J], 陆佳;戴雅萍;马吉
4.CFRP-圆钢管混凝土加固RC方形短柱的承载力 [J], 赵均海;陈彦雄;张焕青
5.薄壁短柱轴压承载力的非线性有限元分析与计算 [J], 王春刚;张耀春
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CFRP约束有预载矩形SRC短柱轴压性能有限元分析高鹏;宗文;李仲元;殷强;洪丽【期刊名称】《合肥工业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(040)001【摘要】为了研究预载水平对碳纤维增强聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP,又称为"碳纤维布")约束型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)矩形短柱轴压性能的影响,文章采用有限元软件对已有试验试件进行了数值模拟,结果表明采用混凝土损伤塑性模型可较好地模拟预载后加固型钢混凝土柱在有材料损伤后的力学性能.通过数值分析发现,碳纤维布对型钢混凝土矩形短柱的约束作用主要集中在水平截面的柱角部和靠近型钢部位;预载水平提高后,峰值荷载下试件中混凝土的竖向应力降低,且远离型钢部位的柱角部混凝土应力变化最明显,同时预载水平对碳纤维布工作应变有影响;建立了预载水平与碳纤维布有效拉应变的关系式.【总页数】6页(P83-88)【作者】高鹏;宗文;李仲元;殷强;洪丽【作者单位】合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学土木与水利工程学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TU375.3【相关文献】1.CFRP 布加固混凝土矩形短柱轴压性能分析 [J], 贾良;聂红宾2.不同混凝土强度等级下CFRP布约束矩形短柱轴压性能试验研究 [J], 童林;高鹏3.CFRP布约束混凝土矩形短柱轴压性能的非线性有限元分析 [J], 张智梅;李贺林;张晏戌4.CFRP布约束方钢管混凝土短柱轴压性能试验研究 [J], 史亚涛;胡忠君;谈明睿;李欣;宋雪娇5.CFRP编织管约束混凝土短柱轴压性能试验研究 [J], 张浩龙;王文昊;徐迎;王鹏;孙大威;吴建钦因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
全CFRP筋混凝土柱抗震性能非线性分析江世永;蔡涛;吴世娟;姚未来【摘要】In this paper, six concrete columns reinforced with CFRP bars with different axial compression ratios and shear span ratios were tested under low cyclic loading. The seismic performances including stress characteristics, hysteretic characteristics and ductility were analyzed. With the aid of the OpenSees, the nonlinear beam column element of the flexibility method was selected, together with the zero length spring element and the zero length shear spring. A numerical analysis model was established to analyze the concrete columns reinforced with CFRP bars, and the bond slip of bars and shear deformation were reasonably considered. The simulation results were compared with the experimental, and it is found that the numerical model can be used to simulate the hysteretic behavior of whole CFRP reinforced concrete columns under cyclic loading. In addition, the improved comprehensive performance index was adopted to evaluate the ductility of the column reinforced with CFRP bars. Both the results of finite element simulation and experiment get the same conclusion the comprehensive performance index is greater when the axial compression ratio is smaller or the shear span ratio is larger.%对6根不同轴压比、剪跨比的全CFRP筋柱进行往复荷载试验,分析其受力特征、刚度变化和滞回特性等抗震性能.通过OpenSees分析平台,选取基于柔度法理论的Nonlinear Beam Column单元,并结合零长度转动弹簧和零长度剪切弹簧单元,建立全CFRP筋混凝土柱数值分析模型.研究结果表明:考虑了筋材滑移和剪切变形的数值模型能较好地模拟全CFRP筋混凝土柱在正反交替荷载下的滞回特征,采用综合考虑承载力和变形因素的综合性能指标能够较好地评价CFRP筋柱的抗震性能,有限元模拟结果和试验结果均得出,剪跨比越大或轴压比越小,综合性能指标越大.【期刊名称】《铁道科学与工程学报》【年(卷),期】2018(015)006【总页数】9页(P1542-1550)【关键词】CFRP筋混凝土柱;抗震性能;OpenSees;剪切变形;非线性分析;改进综合性能指标【作者】江世永;蔡涛;吴世娟;姚未来【作者单位】陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331;陆军勤务学院军事设施系,重庆401331【正文语种】中文【中图分类】TU375碳纤维增强塑料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)筋具有比强度高、抗腐蚀性强、电磁绝缘性等[1]显著优点。
CFRP配筋混凝土梁非线性分析的开题报告一、选题背景及意义随着建筑行业、交通运输等领域的发展,混凝土结构在各种工程中扮演着重要角色。
然而,由于混凝土本身的性能有限,其在承受荷载时容易发生裂缝和破坏,这直接影响了其结构的持久性和安全性。
为了提高混凝土的性能,目前越来越多的研究开始尝试通过CFRP材料来加强混凝土结构,因为CFRP具有轻质、高强度、耐腐蚀等优良性能。
在CFRP加固混凝土结构时,其中最常见的方法之一就是在混凝土结构中嵌入CFRP筋材。
对于这种结构,其力学性能和行为特征与传统混凝土结构存在很大差异,因此需要进行非线性分析,以评估其安全性和设计性能,这也是本论文的研究内容。
本论文选取的CFRP配筋混凝土梁,具有重要的理论价值和应用前景。
首先,在理论上,深入了解这种结构的非线性特征和力学性能,可以为未来类似研究提供基础;其次,这种结构正逐渐成为建筑行业的研究热点,将实际应用于需要抗震、防风、加强等领域,因此,深入研究其力学性能对于保证其结构安全和性能的提高具有重要意义。
二、研究目的和方法本论文旨在对CFRP配筋混凝土梁的非线性行为进行分析和研究,并通过建立必要的数值模型,对CFRP配筋混凝土梁在不同受力状态下的力学性能进行模拟和分析。
具体而言,本论文将围绕以下目标展开研究:1.基于混凝土力学和CFRP力学的理论分析,形成CFRP配筋混凝土梁在不同荷载组合下的受力状态及其破坏形态的力学分析方法;2.依据欧拉-伯努利梁弯曲理论以及极限弯矩理论等方法,建立包括CFRP在内的混凝土梁受力的数值模型,通过有限元软件进行非线性分析,模拟CFRP配筋混凝土梁受力状态和破坏形态,验证理论分析方法;3.分析CFRP配筋混凝土梁构件的受力性能和破坏机理,评估其结构安全性和设计性能,探讨CFRP加固对混凝土梁强度和刚度的影响,并分析CFRP配筋混凝土梁在实际工程中的应用前景;4.对比分析CFRP配筋混凝土梁和无FRP加固混凝土梁的力学性能,评估CFRP加固策略的有效性。
预应力CFRP布增强钢筋混凝土梁非线性有限元分析摘要:采用CFRP布加固钢筋混凝土梁时,CFRP利用率不高,本文运用ANSYS有限元分析软件,对预应力CFRP增强混凝土梁进行非线性分析,得出以下结论:施加预应力可以提高CFRP的有效利用率,增加开裂荷载,改善构件的使用性能,并且随着预应力的增大,CFRP的有效利用率也不断提高。
关键字:预应力;CFRP布;钢筋混凝土梁;有限元Abstract : by using the CFRP reinforced concrete beams strengthened with CFRP sheets, CFRP utilization rate is not high, this paper uses finite element analysis software ANSYS, the prestressed CFRP reinforced concrete beams the nonlinear analysis, draws the following conclusion: prestress can improve the CFRP effective utilization rate, increase the cracking load, improve the component performance, and with the increase of prestress, CFRP effective utilization rate is also rising.Keywords: prestressed; CFRP sheets; reinforced concrete beam; finite element1 引言纤维增强复合材料(简称FRP)凭借其比强度和比刚度高、施工便捷、耐疲劳性能和耐久性好等特点被广泛应用到土木工程领域,利用FRP对混凝土结构进行加固取得了很好的效果。
110JournaI of BuiIding Structures建筑结构学报第25卷第2期VoI.25,No.22004年4月ApriI,2004文章编号:1000-6869(2004)02-0110-08纤维布(FS )约束混凝土矩形柱轴心受压试验及非线性有限元分析李静1,钱稼茹1,蒋剑彪2(1.清华大学土木工程系,北京100084;2.北京特希达科技有限公司,北京100011)摘要:通过29个纤维布(Fiber Sheet,FS )约束混凝土柱和2个混凝土对比柱的轴心受压试验,以及FS 约束混凝土柱的三维非线性有限元分析,研究FS 约束混凝土矩形截面柱的轴心受压性能和FS 的约束机理。
FS 约束混凝土柱有斜剪破坏和轴压破坏两种破坏形态;FS 约束混凝土的轴压应力-应变曲线有三种形状;增大截面长宽比会减弱FS 的约束效果;单独缠绕CFS 比复合缠绕CFS 和GFS 对强度提高有利,但复合缠绕且GFS 不少于1层时,对增大变形有利;轴向压应力大于0.6~0.8倍峰值应力后,FS 的横向拉应变增大,对混凝土起约束作用;角部FS 横向拉应变及截面角部混凝土的水平应力最大;可以将截面分为强约束区和弱约束区;角部的圆弧半径与1/2边长之比越大,强约束区的面积越大;纤维特征值对强约束区面积大小的影响不大,但是纤维特征值大,截面的水平应力也大。
关键词:FS 约束混凝土柱;轴心受压;应力-应变全曲线;非线性有限元分析;约束机理中图分类号:TU375.302文献标识码:AExperimentaI study and 3-D nonIinear finite eIement anaIysis of axiaIIy Ioadedfiber sheet confined rectanguIar concrete coIumnsLI Jing 1,OIAN Jiaru 1,JIANG Jianbiao 2(1.Department of CiviI Engineering,Tsinghua University,Beijing 100084,Chinag2.Beijing Texida TechnicaI Limited Company,Beijing 100011,China )Abstract:The behavior of fiber sheet (FS )confined sguare and rectanguIar concrete coIumns under axiaI compressive force and the FS confinement mechanism were studied by tests of 29FS confined concrete coIumns and 2reference concrete coIumns and by three-dimensionaI nonIinear finite eIement anaIysis.Two faiIure modes of FS confined concrete coIumn,i.e.axiaI Ioad-diagonaI shear faiIure and axiaI compression faiIure,were observed in the test.The compIete axiaI compressive stress-strain curve of FS confined concrete can be cIassified into three types.The FS confinementeffect is weakened due to the increase of the ratio of section Iength to width.Confining with carbon fiber sheets (CFS )aIone is more advantageous to the peak stress enhancement of concrete than confining with both CFS and gIass fiber sheet (GFS ).WhiIe the hybrid confinement has more advantage of the deformation enhancement of concrete when GFS is wrapped not Iess than one Iayer.When the axiaI compressive stress is Iarge than 0.6-0.8times of peak stress,the tensiIe strain of FS and the confinement effect on the concrete increases rapidIy.The Iargest tensiIe strain of FS and the Iargest horizontaI stress of concrete are at the section corners.The section of concrete can be divided into a strongIy confined region with a three-dimensionaI compressive stress state and a weakIy confined region with a nearIytwo-dimensionaI compressive stress state.The Iarger the ratio of corner s radius to haIf of the section Iength is,the Iarger the area of strongIy confined region wiII be.The FS confinement index vaIue has no effect on the area of thestrongIy confined region,but it has effect on the horizontaI stress of concrete,the Iarger the FS confinement index vaIue is,the Iarger the horizontaI stress of concrete wiII be.Keywords:FS confined concrete coIumng axiaI compressiong compIete stress-strain reIation curveg nonIinear finite eIement anaIysisg FS confinement mechanism作者简介:李静(1977-),女(瑶族),广西蒙山人,博士研究生。
FRP 布约束混凝土方柱轴心受压性能的有限元分析陆新征 冯 鹏 叶列平(清华大学)摘 要 采用有限元方法对纤维增强材料(FRP )布约束混凝土方柱的轴心受压性能进行了分析,并与试验结果进行了比较。
分析结果表明,通过合理选择有限元分析数值模型,可较好地预测FRP 布约束混凝土柱的轴心受压性能。
根据数值分析结果对其受力机理进行了探讨,揭示了FRP 布与混凝土在轴压下的相互作用,为今后进行数值试验和影响因素分析奠定了基础。
关键词 纤维增强塑料 约束混凝土 加固 有限元分析中图分类号:TU528.572 文献标识码:A 文章编号:1000-131X (2003)02-0046-06BEHAVIOR OF FRP -C ONFINED C ONCR ETE SQUARE COLUMNS UNDER UNIAXIAL LOADINGLu Xinzheng Fe ng Peng Ye Lie ping(Tsinghua University )AbstractThe behavior of the FRP -confined concr ete square columns under uniaxial loading is studied in the paper .The finite ele -ment method is used in the study ;a c omputer program is developed .The computing results are compared with test one .Thefor mer can simulate the beha vior of the columns with proper numerical model .The interaction between FRP material and con -cr ete is discussed based on the numerical results .Some useful c onclusions are obtained through the study .Keywords :fiber reinforced polymer ,strengthening ,finite element analysis ,confined concrete 纤维增强材料(FRP )布加固混凝土结构技术具有力学性能优良、加固效果明显、施工方便等优点,目前在国内外得到广泛应用。
CFRP加固混凝土方柱的试验研究及有限元分析的开题报告一、研究背景及意义随着经济和人口的持续增长,对建筑物的安全和可靠性要求越来越高。
在建筑结构加固领域,CFRP(碳纤维增强聚合物)复合材料因其高强度、高模量、重量轻、耐腐蚀、易于加工等优良性能,被广泛应用于结构加固中。
CFRP加固技术已经在桥梁、管道、建筑物等各种结构中得到了广泛应用,并取得了良好的效果,成为了结构加固领域中一种高效、经济、实用的加固方法。
本次研究将探究CFRP加固混凝土方柱的可行性及强度影响因素,对于解决混凝土结构强度不足、耐久性差、承载能力下降等问题,提高混凝土结构的安全可靠性具有重要意义。
二、研究目标与内容本研究的主要目标是通过试验研究和有限元分析方法,探究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果及作用机理,并进一步分析加固效果与加固量、CFRP布局、加固方式等因素之间的关系,为混凝土结构加固提供可靠、经济、高效的技术手段。
具体内容包括:1.制备混凝土方柱试件,并进行原材料分析,检验试件质量和均匀性。
2.设计CFRP加固方案,并进行加固实验。
3.测定试验前后混凝土方柱的力学性能,包括压缩强度、抗弯强度和极限荷载等。
4.分析实验数据,研究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果和作用机理。
5.基于有限元分析,建立CFRP加固混凝土方柱的数值模型,并进行模拟计算,与试验结果进行对比分析。
三、预期结果及创新点本研究预期能够确定CFRP加固混凝土方柱的优化加固方案,并探究影响CFRP加固效果的因素,包括CFRP布局、加固方式、加固量等。
同时,还将建立CFRP加固混凝土方柱的有限元模型,进行数值模拟,为实际应用提供技术支持。
本研究的创新点主要包括:1.探究CFRP加固混凝土方柱的强度改善效果及作用机理,为混凝土结构加固提供理论和实践基础。
2.分析影响CFRP加固效果的因素,提出优化加固方案,为混凝土结构的加固提供可靠、经济、高效的技术手段。
对粘CFRP布钢筋混凝土柱受力性能的有限元分析土木工程系王志刚摘要:为验证CFRP加固方法的有效性,采用整体式和分离式相结合的方法建立了构件的有限元分析模型。
通过有限元计算分析得出未增强构件和采用碳纤维复合材料增强构件的受弯承载力; 利用有限元软件ANSYS模拟单向及双向地震往复荷载综合作用下其加固泥凝土柱的杭震性能。
随后将计算结果进行了比较,结果表明了有限元建模方法的可行性,论证了其对混凝土柱抗震性能提高的有效性, 因而为加固工程的试验及工程施工提供了有效的理论分析方法。
关键词:钢筋混凝土;碳纤维复合增强材料;加固;有限元法1粘CFRP布钢筋混凝土柱的抗弯承载力分析。
CFRP是采用碳纤维与树脂类材料经过特定工艺复合而成的纤维增强材料,具有质强比大,防腐性能好,施工方便等优点。
在国内外已发表的有关碳纤维复合材料增强钢筋混凝土结构研究的论文中,绝大多数的研究成果是通过试验得到的。
由于受试验条件的限制,试验所能得到的信息是有限的。
有限元法为研究CFRP增强钢筋混凝土结构受力抗震性能提供了另外一种有效工具。
1.1有限元分析1.1.1基本假定(1)混凝土先按初始各向同性的弹塑性材料考虑,开裂后按各向异性计算,且设为连续均匀材料; (2)忽略钢筋和混凝土材料之间相对滑移;(3)假定复合材料单元与混凝土单元之间无相对滑移。
1.1.2材料参数各种材料参数指标如表1所示.混凝土标号为C30;碳纤维布的厚度为0.13mm;表1各种材料的性能指标材料名称密度/kg.m-3 泊松比弹性模量/mpa 抗拉强度/mpa轴心抗压强度/mpa砼主筋箍筋2500 0.2 3.0×104 2.7 37.57850 0.3 2.0×105 330 —7850 0.3 2.1×105 220 —CFRP 1760 0.17 2.29×105 3800—1.1.3有限元模型的几何尺寸和配筋如图1所示。
CFRP加固钢筋混凝土梁的非线性有限元仿真分析李文盛;王德玲【摘要】为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土梁的工作性能,利用大型有限元分析软件ANSYS,分别对钢筋混凝土梁、CFRP与钢筋混凝土梁之间的粘结性能以及CFRP单元进行有限元模拟;结合算例仿真分析了加固前后钢筋混凝土梁的承载力性能,初步探讨了CFRP布加固钢筋混凝土梁的剥离规律.结果表明,该仿真分析方法与工程实际符合较好,具有可行性和参考价值.【期刊名称】《长江大学学报(自然版)理工卷》【年(卷),期】2007(004)004【总页数】3页(P114-116)【关键词】碳纤维增强复合材料(CFRP);加固;钢筋混凝土梁;CFRP布;有限元;剥离【作者】李文盛;王德玲【作者单位】长江大学城市建设学院,湖北,荆州,434023;长江大学城市建设学院,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【中图分类】TU375.1钢筋混凝土在役结构由于工作荷载的增加、结构的损伤老化、构件的疲劳以及设计与施工上的缺陷等原因,造成构件承载力不足,裂缝宽度增加或挠曲变形加剧,若无法拆除重建,就必须对其加固补强。
传统加固补强技术[1]整体水平比较落后,作为新兴的纤维增强加固技术,特别是粘贴碳纤维增强复合材料(Carbon FiberReinforced Polymer, CFRP)加固法修复钢筋混凝土结构具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀、自重轻、不增加结构尺寸等明显的优点[2]。
从总体上看,国外对于CFRP粘贴加固的抗弯设计、抗剪设计、抗压及延性设计、搭接锚固设计以及疲劳徐变的研究己经趋于成熟[3,4]。
国内对CFRP布补强加固钢筋混凝土构件的研究工作起步较晚,从1996年起,冶金部建筑研究总院、同济大学、清华大学、东南大学、中国建筑科学研究院等科研单位开展了一系列初步试验和研究,取得了大量的研究成果。
国家工业建筑诊断与改造技术研究中心、清华大学对CFRP布加固混凝土柱进行了抗震分析,并且相继推出了《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》。