钢结构受弯构件复合加固方法的分析-结构工程专业论文.docxVIP

硕士研究生学位论文摘要I 硕士研究生学位论文 摘要 I 摘 要 随着钢结构的不断发展，越来越多的钢结构建筑物得到应用，与此同时钢结构加固也 逐渐发展起来，对钢结构的加固已经形成了一套较为成熟的方法，主要有：减轻荷载法、 改变计算图形法、加大原结构构件截法和加强连接强度等。其中以传统加大截面加固方法 技术最为成熟，在工程中的应用也最为广泛，但也有一些不足之处如增加结构自重，尺寸， 产生应力集中和残余应力，并对构件造成一定损伤，对构件的刚度和疲劳强度产生不利影 响。近些年来采用碳纤维加固修复钢结构的方法被提出而且展开了大量的研究工作，研究 成果逐渐被应用于实际工程中。与传统的钢结构加固方法相比，CFRP 加固技术具有许多 突出的优点，如强度高，质量轻，可成形性强及具有良好的抗疲劳性和耐腐蚀性。若将 2 种加固方法相结合，即可使各自的优点得以充分利用，亦能使各自的缺点得到互补。本文 就对同时采用这两种加固方法— 新型截面复合加固方法的受弯钢梁进行了试验研究和有 限元模拟分析，提出设计方法。 由于两种加固方法存在很大的差异，本文对两种方法加固修复钢结构的基本问题进行 详尽的论述，包括基本原理、常用截面加大形式和 CFRP 材料加固后钢结构的工作机理及 CFRP 材料加固钢结构的潜在破坏模式，以及相关设计原则。 分别对未加固及采用新型截面复合加固方法加固的钢梁进行试验研究，被加固钢梁上 翼缘采用同一型号等肢角钢焊接加固，下翼缘分别粘贴 1 层和 3 层 CFRP 布进行加固。试 验中对 3 个试件采用两点加载四点弯曲的静力加载方式，得出承载力、跨中位移及控制截 面各测点的应变等数据，研究了它们在荷载下的受力性能和破坏机理。试验结果显示出采 用新型截面复合加固方法加固厚的钢梁承载力提高非常明显，同时承载力也随着 CFRP 布 的层数的增加而提高。同时提出复合加固后钢梁正截面受弯承载力的计算公式。 以试验为基础应用 ABAQUS 有限元软件对试验的试件建立了有限元模型并进行分析， 对比有限元分析结果与试验结果的差异性来验证有限元模型的准确性和适用性。在有限元 模型适用性基础上对加固后的钢梁做了进一步的研究工作。对单独采用一种加固方法的钢 梁的受力性能进行了模拟分析，得到钢梁分别采用角钢和 CFRP 布加固的受力性能和变形 破坏机理等数据。通过分别采用加大截面法和 CFRP 加固法以及二者共同使用的加固方法 进行比较，并进行了大量的数值分析。通过研究分析得出了若干结论和建议，对钢结构加 固技术的发展和完善具有重要的参考价值。 关键词：钢结构；加固；CFRP；静力试验；承载力；有限元 硕士研究生学位论文AbstractIII 硕士研究生学位论文 Abstract III Abstract With the continuous development of steel structures, more steel buildings have been used in actual projects，at the same time steel reinforcement has also gradually developed. A chain of mature approachs on the steel reinforcementsuch as reducing load, changing the calculation diagram, increaseing the section of the original structural components and strengthening the connection has been used. Increaseing the section of components is the most mature technology and has been widely used in engineering, but there are some shortcomings of this method such as increaseing structural weight and size, generating stress concentratio n and residua l stress, causing some damage to components, and produc ing a negative impact to the component stiffness and fatigue strength. The method of using carbon fiber to reinforce and repair steel s