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碳纤维梁的有限元分析

(2024-05-20 19:31:37)
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有限元分析

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结构分析

编辑:杭州那泰科技    www.nataid.com

碳纤维梁的有限元分析

根据梁的挠度等有限元分析结果值线图可知:在预应力阶段(P=0),梁在预应力的作用下,产生向上的反拱,之后随着外荷载的加入及不断增加,梁抵消反拱之后发生向下的挠曲,直到破坏。很显然,梁跨中截面挠度最大。

从梁的正应力等值线图和应变等值线图可知,在预加力作用下梁出现反拱。随着外荷载的不断增加,梁的挠度不断增大,梁的下缘由受压转为受拉,且拉应力不断增大,直至超过混凝土的抗拉强度而产生裂缝。而梁的上缘则由受拉转为受压状态。在梁的整个加载过程中,梁跨中截面下缘混凝土的拉应力最先超过混凝土的抗拉强度,裂缝首先在跨中出现,其上边缘的混凝土在梁破坏时的压应力表现为最大。

极限荷载的实验值与计算值见表。从表可以看出,ANSYS计算得到的极限荷载与试验结果比较吻合,误差在10%以内。图以为例给出了利用ANSYS分析得出了试验梁荷载—挠度曲线与实测的试验梁荷载—挠度曲线,分析结果表明:有限元分析值与实测值吻合良好。

无黏结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件正截面承载力计算,需先确定预应力CFRP筋的应力增量。有限元及试验分析均表明:极限状态下CFRP筋的应力增量与其配筋指标β0呈线性关系。利用表3的试验数据进行回归,得到无黏结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件极限状态下的CFRP筋应力增量Δσfu的计算公式。

  由截面力的平衡,可以得到无黏结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件承载力计算公式,式中:σfu为极限状态下CFRP筋的应力,为受弯构件达到承载能力极限状态的CFRP筋应力增量;fc为混凝土轴心抗压强度设计值;x为无黏结CFRP筋部分预应力混凝土受弯构件控制截面混凝土受压区高度;α1为系数,可按《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002,简称“规范”)中的规定取用;hf为CFRP筋合力作用点距受压混凝土外边缘距离;hs为纵向受拉钢筋合力点距受压混凝土外边缘距离。

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