火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析.doc

桂林理工大学硕士学位论文火灾下碳纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能有限元分析姓名：黎长发申请学位级别：硕士专业：防灾减灾工程与防护工程指导教师：李文兴201204 桂 林 理工大学 硕 士 学 位 论文钢 筋和混 凝 土 材 料 作为 现 代建 筑的主 要 材 料 ， 研 究由 钢 筋和混 凝 土 材 料 组 成的构件性 能是不可缺 少的， 如 钢 筋混 凝 土 的抗弯 性 能， 钢 筋混 凝 土 柱 的抗剪 性 能等等。而 由 于自 然灾害 的原 因 ， 如 地 震 、 火灾等有时 候 突 发 ， 有必要 研 究它 们 在 自 然灾害 下 抵 抗能力， 如 抗弯 、 抗剪 等性 能， 为 了 不使 构 件在 自 然灾害 情况下 发 生 快 速的破坏而 出 现 整 体 的建 筑破坏， 致 使 人 类没有充足 的时 间 逃 离 灾害 现 场 ， 对 现 浇三 碳 纤维 布 加 固钢 筋混 凝 土 梁 、 实 验 四高 温下 碳 纤维 加 固钢 筋混 凝 土 梁 进 行有限元 分 析 。 通 过 实 验 分 析 可得 结 果 为 ： 实 验 二 的应 力和扰度比 实 验 一 大， 实 验 三 的应 力和扰度比 实 验 一小， 实 验 四的应 力和扰度比 实 验 三的大， 实 验 四的应 力和扰度比 实 验 二 的小 。 通 过 上 述各实 验 可得 ： 常 温下 加 固钢 筋混 凝 土 梁 的抗弯 性 能大于不加 固的钢 筋混 凝 土 梁 ；同样 高 温下 加 固钢 筋混 凝 土 梁 的抗弯 性 能大于不加 固的钢 筋混 凝 土 梁 。 故 可得 出 一 个 结 论： 对 先 浇筑而 成的钢 筋混 凝 土 梁 在 使 用 前进行加 固措施 ， 可增 大其抗弯 承 载 能力， 可增 大其在 自 然灾害 中的缓冲时 间 ， 而 有 胊软件进 行模 拟 ， 得 出 试 验 结 果 ， 进 行对 照 分 析 。关 键词： 火灾， 钢 筋混 凝 土 梁 ， 碳 纤维 布 ， 有限 元 分 析 琭 瑃 ： 瑀 筋 混凝土 梁 加 固， 进 行 邢 拊 7治鲇 凶乓欢难芯 恳 庖濉 齛 实 验结 果 可看 出加 固后 的效果 ，以及 加 固后 的钢 筋 混凝土 梁 在 火 灾 下 对照后 的应力 大本论 文 主要研 究 的是 碳 纤 维布 加 固钢 筋 混凝土 梁 在 火 灾 下 的抗 弯性 能 情 况，从 字面 意思可以看 出论 文 的几大基本情 况， 一是 条 件 是 火 灾 情 况下 ，二 是 用碳 纤维布 方 式 进 行 加 固， 三 是 主题 是 钢 筋 混凝土 梁 构 件 ，四 是 分析 的主要目的为抗 弯性 能 。 从 上述 四 中 情 况为基本点向外扩 散 进 行 系 统 分析 ，可知 ，目 篺 人们 研 究的不外乎 上述 四 中 情 况的几种 叠加 ，或是 提 到 了 上述 几种 之 一， 即使 全 部 提 到 了 ， 限 元 分析的 研究 不 再 少数，故本论文 在结合 前人 的 基 础 上 ，系 统的 结合 前人 的 思想 ，对 照 各 实验结果 ，对 火 灾下 加 固的 钢 筋混 凝 土 梁 进 行了有限 元 分析。和 本文 的 主要 研究 内 容方面进 行分别 阐述。 荷 载 的 分类 方式 有 很 多 种 ， 按 作 用 时 间 的 久 暂 来分， 可 分为 恒 载 和 活载 。恒载 是指长 期作 用 于 结构上 的 不 变 荷 载 ， 如结构的 自 重 、 安装 在 结构上 的 设备 重 量等 。活载 是指建筑物 在 施工和 试 用 期问 可 能存在 的 可 变 荷 载 ， 如吊车荷 载 、 结构上 的 人 群、 家 具 等 物 件 、 风、 雪 等 荷 载 ， 其中 火灾 荷 载 是偶然荷 载 ， 突 然形 成 的 ，时 间 不 长， 发生后 荷 载 值 很 大即 为 偶然荷 载 。 罗 !;鹪质 夷 诟 骺 扇嘉锶忌帐狈攘康 淖芎停琈 。 !;鹪殖 牡 孛婷 婊 琺 ；尺 燃烧 速 度 ， 一，是指单 位 时 间 内 可 燃物 燃烧 掉 的 与木材发热 !7 考渫 缈 ?诟 叨 龋 琺 。 温度 应 力 一物 理方 程 ：几 何 方 程 ：”半 ？ ，握 迹 一而一， 、， 窘 腙 半 茜 啦 咖 罢将上 式 新 的 平 衡 方 程 与原 来 的 平 衡 方 程 ：对 比， 和 新 的 边界 条 件 与原 来 的 边界 条 件 ：毒 瞰 棚 半 争五 暑 骳 詈 伟 眨 朋半 罢， 卜 五 二 桂 林 理工大学 硕 士 学 位 论文 本章 小 结 均应 力 作 为混凝 土 的抗 压强度。最 大应 力 值 。 蟮 模 蚧 炷 敛 此 杀 纫 话 闳 士 傻 眉 羟 心 縂 的 公 式 为 ：混 凝 土的 影 响因素有很多 ， 因混 凝 土的 抗压 强度 是 混 凝 土的 重 要 性 质 ， 其可过 渡 区 ， 所以骨料强度 不直接 影 响混 凝 土的 强度 ， 但是 当骨料经 风 化 等 作 用而 强度 降 低时 ， 用其配 置 的 混 凝 土强度 也 会降 低。 桂 林 理工大学 硕 上 学 位 论文砂 石 骨料、 配 合一 定 的 添加 剂 组 成， 当高温 作 用于 混 凝 土表 面时 混 凝 土材 料内部组 织 会发生 变化 ， 自 由 水快 速 蒸发使得混 凝 土表 面干 燥 ， 致使混 凝 土发生 裂缝 ，其他组 成材 料发生 破 坏， 而 使得混 凝 土整 体 发生 损 伤 ， 致使混 凝 土的 抗压 强度 等力 学 性 能降 低。 可 参照 火 灾 后钢 筋 混 凝 土的 力 学 性 能一 书 ， 得高温 下 混 凝 土的 抗压 强度 的 表 达 式 为 伽： ， 丁 弧 ， 二表 高温 卜 混 凝 十 强度 的 设计 参考 值 火 灾 后钢 筋 混 凝 土的 力 学 性 能中 提 到高温 下 混 凝 土的 弹性 模 量 会随 温 度，一 ， 桂 林 理工大学 硕 士 学 位 论文图 籰 试 件 伸长 与抗力 之 间 的关 系曲线 由于材料在 塑形变 形过程 中不断 发 生 强化 ， 因 而 试 样中的 抗 力 不断 增 长， 这一 阶段 称 为 强化 阶 段 。 在 此 阶 段 中试 样的 变 形主 要 是塑性 变 形， 所 以要 比 弹 性 阶 段 内试 样的 变 形大得 多 。强度 是指 钢材在 外 力 作用 下， 抵抗 变 形和 断 裂 的 能力 。 强度 指标主 要包 括 ：屈服 点 蚯 慷 、抗 拉强度 。 屈服 点 ： 又 称 为 屈服 强度 ， 在 钢 筋 混凝 土 结构 设 计 中所 用 的 钢 筋 标准强度 就是以钢 筋 屈服 点 为 取值 依 据 的 。 试 样在 拉伸 过程中， 当 荷载 达 到极限后 ， 将 产 生 不可 恢 复 的 塑形变 形， 此 时 力 与 变 形不成 正 比 ，到达 某 点 后 钢 材开 始 暂 时 失去 抵抗 变 形的 能力 ， 称 为 屈服 ， 此 屈服 阶 段 中的 最 高点 和 最 低 点 分 别 对 应 荷载 椭 弧 栽 己峤孛 婊 鼳后 ， 所得 的 应 力 ，分 别 称 为 上 屈服 强度 和 下屈服 强度 口 ， 。 。 即 吒 一 疉 ； 恢 弧 疉 。 由于下屈 服 点 比 较 稳 定 ， 故 设 计 中一 般 以下屈 服 点 作为 强度 取值 的 依 据 ， 习惯用 口 表示 。 抗 拉强度 ： 指 钢 材在 外 力 为 拉力 的 作用 下， 钢 材抵抗 破 坏 的 最 大能力 。 当 屈服 阶 段 的 变 形增 加到一 定 程 度 以后 ， 外 力 继续 增 加， 曲 线 随 之上 升 ， 变 形随 之增大， 钢 材进 入强化 阶 段 ， 当 曲 线 上 升 到最 高 位 置 时 ， 相 应 的 外 力 达 到最 大荷载 ， 桂 林 理工大学 硕 十 学 位 论文的 高温下 钢材屈 服 强 度的 计算表 达 式 为叫 ： 料 ， 故 其 对 尺 寸比 较 敏感 ， 若 碳 纤维 复 合 材 料 过 厚 ， 则 其 抗 拉 强 度 会 减 小 ； 若 碳纤维 复 合 材 料 过 薄 ， 则 其 抗 拉 强 度 也 会 减 小 ， 所以碳 纤维 复 合 材 料 的厚 度 应 该 采用适宜 厚 度 。 碳 纤维 的宽 度 对 其 抗 拉 强 度 也 有影 响 ， 如 试 件的宽 度 越 大， 则 其 抗拉 强 度 越 低 ， 由 此影 响 因素可 得 一 个 启示 ： 对 于混 凝 土结 构 加 固补强 中 ， 碳 纤维复 合 材 料 分 条加 固的效果 优 于整条加 固。维 之 间传递应 力 ， 基 体的粘 结 力 和 模 量等 力 学 性能是 影 响 基 体传递应 力 的重要因 】 粘结 时，配 镜 的梁 就想 素混凝 土 梁 一 样，在不 大的荷 载 作 用 下 即丌裂 并发生 脆 性破坏。这 是 因为 钢筋 和混凝 土 之 间 没有 粘结 应 力 作 用 ，而 不 能 阻止它们 发生 相对滑移所需的作 用 力 。根据 材 料力 学 知 识 可知 ： 取一 微 段出作 为 隔 离体 可得 ，在受拉 区左 右侧 的应 力 分别 为 口 蚾 ，则 根据 上述 粘结 应 力 叙述 可知 ，粘结 应 力 为 ： 琈 ，一 口， 换 齠 出； 竺 堕 一 随 着温 度的升高 ， 钢 筋 和 混凝 土材 料 的力学 性能 降 低 ， 比 如 它 们的强度和 模 量 等力学 性能 ， 而钢 筋 和 混凝 土之间 的粘结 力根 据 公式 可知， 随着钢 筋 强度的降 低 ， 粘结 应力会减 小， 而 粘结 应力减 小了 ， 则 阻 止 钢 筋 和 混凝 土之间 发生 滑移的作 用 力就降 低 了 ， 因 此 粘结 应力在 逐 渐 的减 小， 直 至钢 筋 和 混凝 土发生 滑 移而不 能 共 同作 用 。 混凝土 的弹 性 模 量与 常 温 下 弹 性 模 量之间 的关 系 表格 所 示。从 温 度对 粘结性 能的 影响： 从 上述给出 的 粘结应 力 公式 中可 知 ， 粘结应 力 和钢筋 的 强度有关 ， 当钢筋 的 强度随着温 度的 升高 而 降低 时 ， 钢筋 与 混凝土 之间 的粘结应力 降低 ， 亦 即钢筋 与 混凝土 之间 的粘结性 能随着温 度的 升高 而 降低 ；而 本文 中碳 纤 维 布加 固 钢筋 混凝土 梁 中， 碳 纤 维 是内 嵌 式 加 固 ， 故 加 固 后的 钢筋 混凝土 梁 ， 钢筋 与 混凝土 之间 的粘结强度有所 改善。 搅 拌 均匀， 而 且能有 效 的 节 约原材 料 ： 中主要起 抗拉 作用 ， 在 进入 场 地 堆放及 使 用 前都要经 过 严 格 的 检查 验收 。验收 内容 包括 检查 钢 筋的 标 牌 、 检查 钢 筋的 外 观 、 对钢 筋抽样 进行 力 学 性能 检验等 。其中外 观 检查 主要检查 钢 筋的 表面 和尺 寸 ， 要求钢 筋平 直、 无 损伤 、 表面 不 得 有 裂纹 、 结 疤 、 折 叠 、 油 污 、 颗粒 状 或 片 状 老 锈 ， 尺 寸 应 满足规 范 规 定 的 误差 要求：对钢 筋抽样 进行 力 学 实 验的 主要结 果 有 强 度 指 标 参 数 和塑性指 标 参 数 ， 看 其 是否符 合 需 求。钢 筋进场 后 的 堆放要求按 施 工平 面 图 规 划 的 位 置， 分 批、 分 炉 、 分 级别 、 分 规 格 存放， 并 挂 牌 标 志 ， 注 明 级 别 、 牌 号、 规 格 、 产地 、 进货 同期 等 ， 不能 混放， 而 且钢 筋存放场 地 要进行 平 整 夯实 ， 为 防 止 雨水和污 泥 造成钢 筋锈 蚀 和污 染， 地 面 用 混凝土浇 筑， 并 在 地 面 与 钢 筋之间增 设 垫 木 ， 使 钢 筋距离地 面 一 定高 度 ， 加 设 排 水等 措 施 。施 工后 混凝土结 构 的 损伤 碳 纤维 布加固 钢筋 混 凝 土 梁 的方法有 两 种 ， 一为 外贴式加 固 ， 另一种 为 内嵌方式加 固 。 在 钢筋 混 凝 土 梁 外表面利 用 粘结 树脂 把碳 纤维 片 材 和 混 凝 土 进 行粘结 ， 使 他 们 之 间 能 够达 到 共同作 用 的目 的， 即 为 碳 纤维 复 合 材 料 外贴式加 固 方法。内嵌 式加 固 即 为 在 混 凝 土 浇 筑 过 程中的碳 纤维 复 合 材 料 丝 晌 L枷宋 、混凝 土 、钢筋 三 者 之 间 的有 机 结 合 ， 也 可 以 向 预应力钢筋 一样 的。 碳 纤维 布和 钢筋主要 起抗 拉 作 用 ， 混 凝 土 起抗 压 作 用 ， 碳 纤维 布与 钢筋 之 间 以 及 碳 纤维 布与 混 凝土 之 间 用 粘结 树脂 进 行密实 粘结 ， 不 出现 分层 现 象， 使 它们 能 共同工作 ， 也 可 以像 预应力钢筋 一样 添 加碳 纤维 复 合 材 料 。 因为 内嵌 式加 固 方法是在 钢筋 混 凝 土 梁浇 筑 过 程中添 加的， 故 它们 成 型后 的构 件 属 于 一次 成 型的一次 受 力构 件 ， 可 以 按照一次 受 力钢筋 混 凝 土 梁 受 弯 构 件 进 行计 算 ， 而碳 纤维 布的强度 是钢筋 的 倍 ， 综 合各 方 面 因 素 其抗拉 等能 力 会有所 消 弱 ，而 导 致 整体组合后 的 梁的 力 学 性 能 有所 下 降 ，此为 外 贴 式 发 生 的 损 伤 行 为 。 而 当 用 内 嵌 式 进行 加 固 时 ，碳纤 维 复 合材料 丝 晌 L枷 宋 是 与混 凝土 、 钢 筋一 起浇筑成 型 的 ，是 一 次成 型 一 次受力结构 ，它 们 之 间 能 共同 协调分工，因 碳纤 维 复 合材 料的 抗拉 性 能 是 钢 筋的 倍左 右 ，故不 担 心 钢 筋施 工前 的 损 伤 ，但它 们 之 间 的 粘结树 脂可 能 会出 现 次品 而 导致 它 们 之 间 分层现 象而 不 能 共同 工作，而 且 混 凝 土 在浇 筑过 程 中 混 凝 土 中 的 水 分可 能 会渗透 到 粘结树 脂中 ，导 致 粘结效 果 下 降 ，混 凝 土 内 部的 微裂纹 可 以 在碳纤维 复 合材 料的 粘结后 不 扩 展，但混 凝 土 外 表 面 可 能 因 外 在因 素 的 作用 而 出 现 裂缝 ，到 裂缝 足够大的 时 候 ，内 嵌 的 碳纤 维 可 能 不 能 保 证 混 凝 土 内 部的 微裂纹 进行扩 展，那 时 可 能 因 为 内 部微裂纹 的 扩 展而 形成 宏 观 的 可 见的 裂缝 ，最终因 损 伤 程混 凝 土 梁后 ，即 使梁有裂缝 也在碳纤 维 和 的 加 固 下 达 到 一 个 平衡点 ，故可 认 为 碳纤 维 布 加 固 钢 筋混 凝 土 梁的 损 伤 为 初 始损 伤 ，即 此时 的 裂纹 是 安 全 的 ，可 以 称之为 “ 微裂纹 。但是 此时 有外 在因 素 火灾 下 呶 孪 的 作用 ，会产生 温 度 应力 ，而 温 度 对梁的 主要材 料也有影响 ，因 此其相应的 平衡必然会被 打 破 ，而 得 到 另 外一 个 “平衡”，此平衡可 能 是 安全 的 ，也可 ： 固后 的 梁在火灾 下 发生 破 坏 而 达不 到 平衡，故此研 究 加 固 后 的 梁在火灾 下 的 损 伤 程 度 是 有必要的 ，根据 损 伤 力 学公 式 可 得 梁的 抗弯有效 应力 为 碳纤 维 布 是 由 碳纤 维 丝 经过 编 织而 成 的 柔 软 片 材 。 碳纤 维 布 的 主要生 产国 排列顺序 依 次为 日本 、 美 国 、 加 拿大，我 国 是 近 来年 才 开始关注并 运 用 碳纤 维在建筑中 的 应用 。 碳纤 维 在混 凝 土 结构 中 同样 其抗拉 作用 ，其相比 于 钢 筋，特 点 应力 一 应变 关系图损 伤 甚 至破 坏 。损 失 甚 至破 坏 。 挂 林理工大学 硕 士 学 位 论文 丧 失 ， 梁 破 坏 ， 此为第 三 阶段 。 刀一 蝗 一 式中仉 混 凝 土 的压 应 力； 生 一 灰 籌 ， 界限 破 坏 时截 面应 变 分布图 缸 。 了 百 而占 删 以式中 ： 相 对 界 限 受 压 区 高 度 ；占 朋作为 构 件达 到 承 载 力的 极 限 状 态， 按平截 面 假 定 ， 截 面 任 意 高 度 处 钢 筋 的应为 了 计算 方便， 根 据 混 凝土结 构 设 计规 范 取 仃 ， 与 拿 之间为 直 线 关系 ， 当 式 相同 ，均 为 。 从 上 两 个 截 面尺寸取值公 式 中 即 可 求 出 截 面尺寸，最 后 可 找 出 最 合理的 截 面尺寸。 坏 。 超 筋 破 坏 ：混 凝土构 件 受 拉 区 纵 向钢 筋 的直 径 配置 的过大， 导致 混 凝土受 压区 发 生 了 破 坏 时， 纵 向受 拉 区 钢 筋 还 没 有达 到 屈 服。 少 筋 破 坏 ：钢 筋 配置 量少 了 ，当 钢 筋 屈服时， 混 凝土受 压 区 还 没 有被压 坏 ， 而受 拉 区 已出 现 了 开裂 情况。得 出 适 用 条件 为： 乐构 辜 钇 苹 担 悖 煌 亭 蛘 選，由以 上分析 可 以 得 到 ， 适 筋 梁应满 足：度 和钢 筋 直 径 的一 半， 亦即： 渲衏 为混 凝土 钢 筋和混 凝 土 发 生 剥离 现 象， 因 为 钢 筋和混 凝 土 之间 的 粘 结 力会 随 温 度 的 升高 而化 ， 混 凝 土 在 弹性 区 内 复合平 截 面假 定， 和上一 节 假 定一 样不 考虑混 凝 土 的 抗拉火 灾 下钢 筋的 强度 与常 温 下的 强度 比 值为 ：器叩 鯰丽，一 一 一 ！ 徽 胔 代 替 们 鹭 下 梁 正截 面承 载 力 计算公 式 为： 火灾 温 度 场下 梁 截 面分 区图 加固 钢筋混 凝 土梁 的抗 弯 性能嘲 种方式 ， 种是 外 贴 式 ， 另一 种是 内 嵌 式 ， 本论文 讨论外 贴 式 加固， 即在钢 筋 混凝土 梁 的底部 部 分粘 贴 ， 且 不 涂 防 火涂 料 。把 碳纤 维柿 置 于受 拉 区， 与钢 筋 放 一 边， 钢筋 与碳纤 维布 之间用 粘 结剂粘 结，碳纤 维布 与混 凝土 之间用 粘 结树 脂 粘 结， 使它 们粘 结牢 固而 不 发 生分离， 不 出 现剥 离现 象 发 生， 要 不 然 加固后 的钢筋 混凝土 梁 会出 现 分层 现 象 而 使得其 抗 弯承 载力下 降 。由于碳纤 维布 与钢 筋 在力学 性 能上 有很大 的差异， 碳纤 维布 的力学 性 能明显 优 于钢 筋 的力学 性 能，其 强度， 弹性 模量等都大 于钢 筋 的， 强度是 钢筋 强度的 倍 左 右 ， 弹性 模量是 其 倍 左 右 。而 且 碳纤 维片 材 没 有屈 服 点 ， 是 完 全弹性 的。所 以经 碳纤 维布 加固后 的梁 ，在受 拉区梁 的抗 拉性 能明显 增 加， 所 以当钢筋 达到 屈 服 时 ， 梁 的受 拉 区受 拉 应 力可 由碳纤 维片 材 承 担 ， 直至碳纤 维布 达到其 抗 拉 强度， 则构 件 发 生突 然 的脆 性 破坏 ， 如 果 碳纤 维布 没 有达到 其 抗 拉 强度， 图 碳纤 维加固钢 筋 混 凝土 梁 正 截 面受 雩承 载力计算图 形， 阠 二 !6 二 二经 化 简 后 可 得受 压 区高度为 ： 似 篔 时，籢爿，。一巧 【 矿心 伪。一等宦彳 。 受拉区受拉钢筋 的截 面面积； 碳 纤 维 布 达到 其允 许 拉 应变 与 混 凝土压 坏同时发 生时的界 限 受 压 区 截 面 的有 效高 度 ， 。 狢一 似 ， 其中 ;炷 帘 ； 愫 穸龋琩口 ， 受 压 区 混 凝土的简 化应力 图 形系 数 。软 化前 抗拉 区 的拉 应力 由钢 筋 和碳 纤 维 布 共同 承 担， 抗压 区 由混 凝土材 料 承 担压 主 如 魄 一 主 一 厂 火灾 时产 生的高 温下 受 拉 区 受 拉 钢 筋 的抗拉 强 度 。 碳 纤 维 布 达到 其允 许 拉 应变 与 混 凝土压 坏同时发 生时的界 限 受 压 琱 截 面 的宽 度 和高 度 ； 口 。 受 压 区 混 凝土的简 化应 力 图 形系 数 。 钢筋 混 凝 土梁 正 截 面应 力 理论计 算 ， ， 弧 ， 琁 甴嵋一 茫，豢 冢阂籧嵋 算 问 题 。 从 四 方 面 进 行综 述 ， 第一常 温下 钢 筋 混 凝 土梁 抗弯承 载 力 计算 ， 得 出极贴 式 加固 钢 筋 混 凝 土梁 抗弯承 载 力 理论计算 ； 第四 火 灾 下 碳纤 维布 外 贴 式 加固 钢筋 混 凝 土梁 抗弯承 载 力 理论计算 。 然后进 行对 比， 第一和第二 方 面 就 极 限 弯矩 对比， 第一和第三方 面 就 极 限 弯矩 进 行对 比， 第三和第四 方 面 就 极 限 弯矩 承 载 力 进行对 比， 第二 和第四 方 面 进 行对 比。 通 过对 比可知 钢 筋 混 凝 土梁 在 火 灾 下 的极 限弯矩 小于常 温下 的： 常温下 未 加固 的钢 筋 混 凝 土梁 的极 限 弯矩 小于加固 的钢 筋 混凝 土梁 ； 火 灾 下 加固 梁 的极 限 弯矩 小于常 温下 的； 加固 梁 在 火 灾 下 的极 限 弯矩 大于不加固 的。 并 根 据 常温下 钢 筋 混 凝 土梁 的主要参数 算 得 其正截 面 应 力 大小。钢 筋 混 凝 土梁 的应 力 理论计算 ： 利用 力 系 平衡 和弯矩 平衡 条 件 算 出受 压区高度 ， 判 别 超筋 少 筋 情 况 ， 然后算 出适 筋 条 件 下 的极 限 弯矩 ， 再 根 据 材 料 力 学 钢 筋混 凝 土梁 应 力 公式 口。 蓿 蟪 龈纸 罨 炷 亮 骸 篎 截 面 应 力 大小。 采 用以下基本假 定： 桂 林 理工大学 硕 士 学 位 论文图 钢 筋 混 凝 土梁 尺寸 及 配筋汇 总 后 可得 各实 验 的几种 主 要 材料 结 构 分 析 和热分 析 的参数 表 分 别 为， 表 混 凝 土材 料应 力应 变关 系 参 数对 应 表图 混 凝 土应 力一应 变关 系 图 系 曲 线图 一 双 直 线模型 ，本文 钢 筋 采 用此 种本构 关 系 曲 线。碳 纤维 布 是 一 种复合 材 料，本是 一 种各 向 异 性 材 料，然 可 按某 一 截面 进 行分析 可 知 ，在垂 直 于碳 纤维 布 上 面 的 方向 上 为 各 向 同 性 材 料，故可 以 只 考 虑此 方向上 面 的 各 向 同 性 的 情 况 ，而碳 纤维 布 如混 凝 土一 样 的 特 性 ，在达 到 其 抗拉 强度时 单元 进 行结 构 分 析 建 进 行热 分 析 建 模。 桂 林 理人学 硕 士 学 位 论文图 收 敛条件 作 为 一个 结 构 计 算 不可 缺 少 的一步 ， 计 算 能 否 完 成 收 敛设 置 占 有一定 的比 例， 而 收 敛条件 的好 坏 将会直 接 影 响到 计 算 的结 果 ， 故有必 要 探讨 下收 敛新 划 分 网 格， 重 新 设 置 普通选项 和 非 线性选项 来使 分 析 计 算 达 到 收 敛从 而 得 出 计 续进 行的 错误时 ， 可 以 通 过 上 述 几 个收 敛 条件进 行调 整 。 其 提 示 某个节 点 大于限定 值 错误不 是 只 提 示 一个节 点 位 移 过 大， 是 在计 算 到这个节 点 的 时 候 出现 ， 而 其他 节 点 还未 计 算 到的 结 果， 其 可 能 的 原 因是 因为约 束 不 到位 ， 故 可 以 通 过 以 上 几个方 面 进 行调 整 。 如重新 划 分 网 格 ， 使 网 格 变 得更小， 单 元更多 、 重新 设 置时 间步 长 、 改 变 最 大迭代 次 数 ， 默 认 状 态 下 是 次 、 可 以 在位 移 约 束 处 施 加 某方 向的 约 束 ， 若是有 两 个体 之间 的 粘结 情况 ， 比 如在碳纤维 布 加 固钢 筋混 凝土 梁 中 ，碳纤维 布 和 钢 筋混 凝土 梁 分 别作 为一个体 ， 它们之 间 的 粘结 约 束 不 到位 也 可 能 是影响 节 点 位 移 超 过 限定 值 的 原 因之 一， 而 两 体 之 间 可 通 过 中 的 操作 进 行面 面 粘结 。 桂 林 理工大学 硕 士 学 位 论文位 移约 束 ，重新 设 置 输 出 控 制 参数 和收 敛 准 则 ，进 行 分析计算，直至收 敛 得 出 分图 结构 分析加载 后图形 桂 林 理工大学 硕 士 学 位 论文 筋混 凝 土 梁的 分 析 结 果 分 别为 如 下各 图 所 示：梁厶 ： 钢 筋混 凝 土 梁有 限 元 分 析 结 果 图图 应 力图图 捩 废图 图 温 度 沿 径 向路 径 分 布 几何 图图 图 应 力图 通 过 上 述四个 实验 结 果 可 知 ： 笛 槎 谌确 治 鲋 械贸鑫 露 瘸 植 纪 技坝既 缤 到 所 示最 大 枷 宋 嫉 谝 恢 饔 滴 渲 形 露 瘸 植 纪 嘉M 混 凝土 梁 在 不 同情 况下