芳纶纤维加固RC梁试验研究及有限元分析
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随着建筑物投入使用时间的增加、环境对结构的腐蚀、自然灾害等外界因素的影响,导致必须对结构进行加固和修补。芳纶纤维(简称AFRP)具有较强的抗拉强度、抗冲击性和可塑性,且施工工艺简单更利于被应用到房屋、桥梁等建筑结构的加固中,具有很好的发展前景。
本文共制定了6根钢筋混凝土梁,通过试验结合有限元分析的方法,对芳纶纤维加固前后的钢筋混凝土梁进行加载试验和数值模拟分析,确定芳纶纤维的加固作用与工作性能,模拟结果与试验数据对比分析,证明模拟的可行性,为以后芳纶纤维加固钢筋混凝土梁的研究和工程应用提供参考。
试验所用材料为混凝土、钢筋和芳纶纤维布。混凝土型号为C30,混凝土保护层厚度为10mm,纵向受力钢筋为26,受压钢筋为26的不通长钢筋,芳纶纤维布由德国某厂家提供,试验材料具体体力学性能指标见表1。
有限元模型以试验梁为基础,混凝土采用三维非线性实体SOLID65单元,钢筋采用link8单元,AFRP布采用SHELL41单元,钢筋和混凝土均采用理想性的弹塑性模型,混凝土单轴应力应变关系采用《混凝土结构设计规范》(GB50010-2011)中规定,有限元模型见图2~图4。
本次试验利用万能压力试验机对钢筋混凝土梁进行三点式弯曲加载试验,将6根试验梁分为三组,分别为两根未加固的参考梁、加一层1.5cm AFRP布和加两层1.5cmAFRP布的钢筋混凝土梁,利用万能压力机对每组试验梁加载,记录试验数据并与有限元模拟分析结果对比分析其加固作用,试验装置如图5所示。
编号B1-B2为参考梁,编号B3-B4为加一层AFRP布的钢筋混凝土梁,B5-B6为加两层AFRP布的钢筋混凝土梁,试验结果数据见表2。

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