ANSYS分析碳纤维加固损伤钢筋混凝土梁

倪国葳，李晓庆

(1.河北联合大学建筑工程学院，河北唐山063009;2.天津大学，天津300072)

随着我国经济的发展，国内建筑业日渐繁荣，与之同时，对混凝土结构加固的重要性［2］也日益凸显。旧有建筑存在承载力不足或使用功能不完善的状况，因此有必要对混凝土结构加固效果及影响加固的因素进行深入研究。国内外学者对碳纤维加固混凝土构件的效果进行了大量的研究［3-4］。本文使用ANSYS分析软件，对碳纤维布加固的损伤钢筋混凝土梁进行有限元模拟，模拟试验过程，得到加固后构件破坏的形态、抗弯承载力提高幅度等结果。分析发现，碳纤维布可以有效提高构件承载力。

1 碳纤维加固的特点

碳纤维(Carbon Fiber Reinforced Ploymer)是高强的加固材料，对混凝土的裂缝有一定的约束作用，延缓了裂缝的开展，在各国工程中被广泛的应用。碳纤维加固技术的特点有下面几个方面［5］:

①施工简便，不需大型工器具。②适用面广，任何结构都可使用。③强度高。④质量轻，厚度很薄，密度小。⑤不影响建筑物外观⑥模量大。

2 实例分析

2.1 基本参数

本文选取了刘波的加固试验梁［1］，试验梁的混凝土强度为C30，混凝土保护层30 mm。钢筋混凝土梁长L=1700 mm、宽b=150 mm、高h=300 mm.具体的物理参数及几何参数见下表。

表1 试验梁配筋率和加固方式

表2 混凝土材料力学性能

表3 碳纤维材料参数

表4 钢筋材料力学性能

2.2 建立有限元模型

图1 试验梁的有限元模型

图2 碳纤维布的有限元模型

2.3 单元类型

本文混凝土单元选取Solid65单元，此单元可以模拟混凝土的拉裂和……