预应力碳纤维布加固RC单向板的非线性有限元分析

为了研究预应力碳纤维布对单向板加固的影响,文章利用ANSYS有限元软件,以相关文献试验中G3板为例,建立非线性有限元模型并验证模型的正确性;再根据单向板是否采用碳纤维布加固及碳纤维布预应力水平和厚度取不同值共建立5块加固板,分别对5块加固板的裂缝、抗弯承载力、跨中挠度、碳纤维布的拉应变及加固材料的界面应力进行了对比分析。分析表明:与其他板相比,预应力的施加,充分发挥了碳纤维布的高强性,有效地延迟了裂缝的出现,提高了板的抗弯承载力及剥离承载力;但在使用预应力碳纤维布加固时,应同时考虑加固板的端部剥离及对延性的影响。

接触爆炸作用下RC单向板抗爆加固的试验研究

钢筋混凝土(RC)单向板在桥梁结构的桥面板中有着广泛的应用;该类结构在全寿命周期内可能遭受由于偶然爆炸事故、爆炸恐怖袭击或军事打击等产生的爆炸荷载作用。进行了6块RC单向板在接触爆炸条件下的试验研究,主要考察不同装药量、碳纤维(CFRP)板加固及聚脲加固的影响,并得到了RC单向板的破坏模式和损伤参数。结果表明:随着炸药量的增加,RC单向板破坏程度加大,破坏形态由迎爆面爆炸成坑和背爆面层裂震塌转为冲切破坏;CFRP板加固RC单向板由于应力波反射形成的拉伸波使混凝土发生层裂,层裂块飞散造成了黏接界面剥离,未能起到较好的防护效果;而聚脲材料与混凝土黏接强度高且具有一定的吸波效能,在爆炸试验中能够减小RC板的损伤,防止混凝土层裂的混凝土飞散,防护效果更好。

附加交叉斜筋与环形钢筋对RC板抗爆性能的影响

为了研究附加交叉斜筋与环形钢筋对钢筋混凝土板(RC板)抗爆性能的影响,采用LS-DYNA软件对爆炸荷载作用下RC板进行了数值分析。选取典型的RC板抗爆试验文献作为参考依据验证了数值分析方法的正确性,并研究了爆炸荷载作用下,附加交叉斜筋与环形钢筋的RC单向板与RC双向板的动力响应与破坏形态。结果表明,选择合理的材料模型,数值分析结果可以精确地与试验结果相吻合。附加交叉斜筋与环形钢筋的单向RC板与双向RC板可以有效减小板中心最大位移与最大加速度,更加充分发挥受力钢筋的作用,降低板的破坏程度。附加交叉斜筋与环形钢筋均可提高RC板的抗爆性能,且提高程度大致相等。

CFRP加固高温损伤RC板力学性能数值模拟

钢筋混凝土(Reinforced Concrete,RC)结构在遭受火灾高温后力学性能发生损伤退化.为了探究碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)加固高温损伤RC板的力学性能,基于“热学⁃力学”顺序单向耦合框架,开展了三维数值模拟.在模拟中,首先进行高温条件下RC板传热分析,获得其温度场变化;进而考虑钢筋和混凝土材料力学性能以及二者之间非线性粘结⁃滑移行为随温度的退化规律,假定外贴CRFP片材与混凝土之间的相互作用为完好粘结,建立CFRP加固高温损伤RC板三维有限元分析模型.在验证了三维数值模型合理性的基础上,分析了不同高温时间损伤RC板外贴CFRP加固后的破坏形态、承载力、挠度、刚度和内部应变等,评估了加固效果,进一步讨论了CFRP条带粘贴数量对加固效果的影响.结果表明:RC板受火后在四点加载下的破坏模式为典型弯曲破坏.随着受火时间增加,损伤更加严重,承载力和刚度等逐渐降低,钢筋和CFRP的应变增大.随着RC板高温损伤后粘贴CFRP层数增加,承载力和刚度增大,钢筋和CFRP的应变降低.此外,当板受火时间达到耐火极限90min时,粘贴2层CFRP加固可使其承载力恢复至90%以上.