反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的力学响应

对于预应力碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composite,CFRP)筋高性能混凝土(High per-formance concrete,HPC)梁,建立了预应力CFRP筋的组合壳单元模型和GFRP筋的分层壳单元模型,结合相关准则研究了预应力CFRP筋HPC梁的几何非线性和材料非线性,分析了反复荷载作用下HPC梁的非线性力学响应。结果表明,单调荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的跨中挠度和CFRP筋应变的计算结果与试验数据均吻合良好,证明了所提出单元的有效性和研制程序的正确性;反复荷载作用下预应力CFRP筋HPC梁的受拉区配筋种类对HPC梁的力学响应具有显著影响,且梁体破坏时CFRP筋和GFRP筋均未达到相应的极限强度,所得结论供HPC梁设计参考。

混杂CFRP/GFRP筋HPC梁的非线性梁壳组合单元研究

对于混杂CFRP/GFRP筋高性能混凝土(HPC)梁,研究一种新的三维非线性梁壳组合单元,对HPC梁进行了全过程分析。引入实体退化壳单元理论,利用空间梁单元模拟预应力CFRP筋,并根据CFRP筋单元节点线位移和转角位移的协调性,推导CFRP筋单元对梁壳组合单元刚度矩阵的贡献,同时对GFRP筋和HPC梁采用分层壳单元模拟。并运用Jiang屈服准则、Madrid强化准则等描述混凝土的材料非线性,提出一种新的非线性梁壳组合单元,研制相应的三维非线性计算程序。计算结果与试验数据吻合良好,说明本文构造的非线性梁壳组合单元的正确性和研制程序的可靠性,以及混凝土材料非线性描述的合理性;采用组合单元能准确模拟CFRP筋的几何构形,能综合考虑其拉压弯剪性能,利于全面地反映配筋对结构的增强作用。

预应力高性能混杂纤维增强布加固HPC梁的DNLC单元研究

对于不同混杂配比的预应力高性能混杂纤维增强(HFRP)布,建立高性能HFRP布加固高性能混凝土(HPC)梁的双重非线性分层组合(DNLC)单元模型。根据实体退化单元理论,采用初应力等参层单元对高性能HFRP布的体外预应力效应进行模拟,同时正确地考虑HPC梁的材料非线性效应以及结构的几何非线性,验证DNLC单元分析模型的正确性,并对HPC梁的开裂荷载、普通钢筋应力、高性能HFRP布应力重分布等进行研究。结合试验资料分析表明,预应力碳/玻璃纤维混杂(CFRP/GFRP)布加固HPC梁的理论结果与试验数据吻合程度良好,采用等参层单元有效地模拟高性能HFRP布的预应力作用,及所推导的DNLC单元正确性。预应力GFRP纤维布加固的开裂荷载等均较低,预应力CFRP纤维布加固的开裂荷载等有所提高,但剩余强度过大。HPC梁开裂荷载前预应力高性能HFRP布应力发展缓慢,屈服荷载后,其发展迅速直至结构失效。