外包钢加固钢筋混凝土柱的非线性分析

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:xuezhenlong0310
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外包钢加固法因其具有现场工作量小、对建筑空间影响小、施工周期短等优点而在加固行业得到广泛推广,被人们用来加固钢筋混凝土等结构。特别是用于钢筋混凝土构件的加固,能明显改善构件的承载力、刚度等。因此,研究外包钢加固钢筋混凝土柱的非线性是一项实用价值很高的学术课题。对于外包钢加固的钢筋混凝土柱,国内外学者进行了大量的试验研究,并得出了一些重要结论。本文鉴于前人的研究,对于有应力历史的钢筋混凝土柱加固前进行卸载,研究卸载量的多少对钢筋混凝土柱二次受力后受力性能的影响。利用有限元软件ABAQUS,根据《混凝土结构设计规范》和《混凝土结构加固设计规范》相关规定,采用混凝土塑性损伤本构模型及钢筋和外包钢的线性强化弹塑性本构模型,建立六个不同卸载量的外包钢钢筋混凝土柱模型,在轴心加载和偏心加载的情况下对其分别进行非线性分析,研究卸载量的多少对构件的承载力、延性以及外包钢利用率的影响。同时,建立五个有限元模型分析外包钢厚度及强度、缀板间距、角钢及缀板截面尺寸、应力历史等对钢筋混凝土柱加固性能的影响。通过有限元分析得出以下结论:对于轴心受压的钢筋混凝土柱,加固时卸载60%左右承载力提高幅度最大,加固柱延性最好;对于偏心受压的加固柱,卸载40%左右时其加固效果最好;在不同的应力水平指标下,随着外包钢厚度的增加,应力水平指标越小加固柱承载力及外包钢利用率越高;改变缀板间距,发现缀板间距越小加固柱承载力越高,但承载力提高幅度不是线性增加,经有限元分析发现,缀板间距在250mm~300mm之间时,承载力提高幅度最大,加固效果最好;改变角钢截面尺寸和缀板截面尺寸进行研究,发现增大角钢边长比增大缀板宽度加固效果更明显,其加固柱承载力最大能提高34.11%。采用《混凝土结构加固设计规范》中外包钢加固混凝土柱极限承载力公式及外包钢利用系数公式对所建模型进行了有关理论计算,将数值模拟值和理论计算值进行对比分析,发现模拟值在规范规定的范围内,说明模型符合要求,得出本文研究内容可以为工程实例提供理论依据和参考价值。
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