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6 玻璃钢板加固混凝土梁界面应力有限元分析 2005年 9月
玻璃钢板加固混凝土梁界面应力有限元分析
丁亚红 1 , 张春生 2 , 曾宪桃 1
(1 河南理工大学土木建筑工程系, 河南焦作 454003; 河北工程学院土木工程系, 河北邯郸 056038)
摘要: 本文对玻璃钢板加固混凝土梁界面应力进行了有限元分析,研究了不同玻璃钢板长度、厚度对界面应力的影响,得
到了界面应力随玻璃钢板长度、厚度变化的规律。有限元计算结果与试验结果吻合较好。
关键词: 玻璃钢板; 界面应力; 有限元分析
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中图分类号: TQ327 1; TV332 12 文献标识码: A 文章编号: 1003 - 0999 (2005) 05 - 0006 - 05
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1 前言可能产生的最大粘接剪应力与梁所承受的剪力成正
比与玻璃钢板宽度及梁截面的有效高度成
近年来用 FRP片材加固钢筋混凝土梁在国际, b0 h0
上深受重视,并已获得了较多的应用和发展。 FRP 反比。因此在减少梁所承受的剪力、增大梁的有效
复合材料因重量轻、耐腐蚀、强度高、施工方便、不减高度的情况下,应尽量加大玻璃钢板的宽度,即粘贴
少梁下净空等而深受人们的重视和推崇。玻璃钢板玻璃钢板的长度与其厚度是相关的,玻璃钢板中应
加固混凝土梁是由 4种材料组成的,其受力及变形力及玻璃钢板与砼之间粘接剪应力随玻璃钢板的长
比较复杂,但就目前的研究状况来看,大多是在弹性度和厚度变化而变化。为此,本文设计了一组变参
理论基础上假定应力沿胶层厚度为常量,并且忽略数玻璃钢板加固的砼梁,并对这一组梁进行静载行
了板条端部的应力奇异现象而得到的计算界面应力为试验研究。
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的理论公式,而试验的方法既受环境因素又受人为 2 1 模型梁的设计与制作
因素的影响,所以试验数据和理论推导的结果都不根据砼梁的构造要求,并考虑模板尺寸及施工
同程度地存在有较大的误差。但用有限元法就不存方便,用于静载行为研究的砼小梁规格可以设计为
× × 砼梁保护层厚度′
在这些问题,因此本文在加固混凝土梁试验研究的 100 200 1200mm, as = a s =
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基础上,用 ANSYS5 7对玻璃钢板厚度、长度变化对 35mm,纵筋选用 2 14 (Ag = 308mm ) ,架立筋选用
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界面应力的影响做了深入的分析计算,并借助先进 2 8 (A ′g = 101mm ) , 箍筋选用 6 @ 50mm (Agv =
的计算机图形显示技术,得到了加固混凝土梁在外 57mm2 )。在不考虑胶粘剂本身厚度的情况下待砼梁
荷载作用下的应力等值线图。应力等值线方法可清固化完全后,在砼梁受拉区粘贴 3种不同长度的玻璃
晰地描述一种结果在整个模型中的变化,可以快速钢板,宽度均与砼梁同宽 b0 = b = 100mm。每个长度
确定模型中的“危险区域”。从这些图形中可以直的玻璃钢板又分为 3种不同的厚度。考虑到玻璃布
观地看到加固梁受荷载后的各种状态,为进行合理的厚度及层数,将玻璃钢板的厚度分别取为 db = 4, 6,
的设计提供形象的依据。并将其与试验结果进行了 8mm。玻璃钢板的长度视砼梁