CFRP加固RC柱滯回性能的有限元分析.pdf

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1、寧山超等：CFRP加固RC柱滯回性能的有限元分析CFRP加固RC柱滯回性能的有限元分析寧山超，曾朗杰，繆浩【華南理工大學(xué)．廣州510OO0)【摘要】基于ANSYS有限元分析軟件，通過模擬低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，分別對1根無加固RC柱和l根CFRP加固RC柱的滯回性能進(jìn)行探究。模擬試驗(yàn)表明：建立合理的有限元模型，能模擬出與試驗(yàn)滯回曲線吻合較好的滯回曲線，從耗能能力和側(cè)向抗力的提高方面證實(shí)了采用CFRP加固能提高RC柱的抗震性能的結(jié)論?！娟P(guān)鍵詞】有限元分析；低周反復(fù)荷載；RC柱；抗震性能【中圖分類號】TU

2、375．1【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】1001—6864【2014)03—0069—03粘CFRP(CarbonFiberReinforcedPloymer，簡稱CFRP)法是目前結(jié)構(gòu)加固補(bǔ)強(qiáng)常用的方法之一，由于CFRP具有可任意成形、抗拉強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐久性好、施工方便等諸多優(yōu)良性能，非常適用于土木工程加固領(lǐng)域。大量研究表明，通過粘貼CFRP可以顯著提高加固構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的抗震能力?，但是目前對于CFRP加固結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的研究多采用小型試件試驗(yàn)的方法，利用ANSYS軟件進(jìn)行低周反復(fù)荷載的模擬實(shí)驗(yàn)，

3、還十分缺乏，本文建立了CFRP加固RC柱的三維模型，得到了試驗(yàn)柱低周往復(fù)荷載作用下完整的滯回曲線，并對試驗(yàn)柱的耗能能力、側(cè)向承載力等滯回性圖1模型柱配筋能進(jìn)行了分析。級為C35，CFRP材料的強(qiáng)度、彈性模量及極限應(yīng)變都1試件概況由規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)材性試驗(yàn)獲得，斷裂延伸率為11．8％，碳1．1CFRP加固RC柱模型纖維采用環(huán)氧樹脂作為基材粘貼。本文進(jìn)行的有限元模擬基于文獻(xiàn)[2]中鋼筋混凝1．3CFRP加固RC柱單元類型土柱CA一1與CFRP加固鋼筋混凝土柱CCR一1進(jìn)行混凝土單元采用具有混凝土性質(zhì)的SOL

4、ID65單的擬靜力試驗(yàn)研究，其擬靜力試驗(yàn)構(gòu)件概況如下：元，多線性等向強(qiáng)化模型(MISO)，破壞準(zhǔn)則采用Wil—模型柱的直徑為375mm，基礎(chǔ)梁頂至側(cè)向力作用liam—Wamke五參數(shù)強(qiáng)度準(zhǔn)則，該單元能較為真實(shí)的點(diǎn)的距離為1500ram。模型柱縱向配置l2根直徑為模擬材料受力過程的真實(shí)情況，且包括了混凝土開12mm的二級螺紋鋼筋，沿環(huán)向均勻布置，縱向配筋率裂、壓碎等引起的復(fù)雜的非線性材料特性，更接近實(shí)為1．2％。箍筋是間距為60mm的螺旋箍筋，采用直際混凝土特性。其本構(gòu)關(guān)系曲線如下圖2所示。徑為6

5、mm的一級鋼筋。纖維布單層厚度為0．22mm。鋼筋采用Link8一維鏈桿單元，雙線性等向強(qiáng)化模型尺寸及配筋情況如圖1所示。模型(BISO)，考慮其為理想的彈塑性材料，采用1．2材料基本參數(shù)Shell41膜單元來模擬纖維材料，如圖2所示，在達(dá)極表1粘CFRP加固柱材料物理參數(shù)MPa限應(yīng)變前視其為理想的彈性材料，當(dāng)應(yīng)變超過其極限應(yīng)變后，認(rèn)為其斷裂。1．4CFRP加固RC柱基本假定在ANSYS計算分析中在彈性理論和平截面假定基礎(chǔ)上，還采用了如下假定：(1)CFRP材料與混凝土及鋼筋與混凝土粘結(jié)良好，無

6、相對滑移。(2)受力過程中CFRP材料的應(yīng)變與鋼筋、混凝材料參數(shù)的各項(xiàng)指標(biāo)如表1所示，混凝土強(qiáng)度等土的應(yīng)變滿足變形協(xié)調(diào)原理。