外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能有限元分析

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20230228.006

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (2): 44-53.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230228.006

外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能有限元分析

张智梅, 杨旸^*

上海大学力学与工程科学学院,上海 200444

收稿日期:2022-01-10 出版日期:2023-02-28 发布日期:2023-04-28
通讯作者: 杨旸(1997—),男,硕士研究生,主要从事桥梁工程加固方面的研究,yangyangxgm1@163.com。
作者简介:张智梅(1972—),女,博士,副教授,主要从事结构抗火与加固方面的研究。

Finite element analysis of the flexural fatigue performance of reinforced concrete beams reinforced with externally bonded prestressed CFRP sheets

ZHANG Zhimei, YANG Yang^*

School of Mechanics ＆ Engineering Science, Shanghai University, Shanghai 200444, China

Received:2022-01-10 Online:2023-02-28 Published:2023-04-28

摘要/Abstract

摘要： 为了研究外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁在疲劳荷载下的抗弯性能,本文综合考虑混凝土、钢筋和CFRP在疲劳加载过程中的疲劳损伤,分别建立各自的疲劳本构模型;采用疲劳累积损伤失效全过程数值分析方法,利用ABAQUS软件对外贴预应力CFRP布加固的钢筋混凝土梁进行建模分析,分别研究混凝土强度、疲劳荷载幅以及CFRP预应力水平对疲劳荷载下加固梁抗弯性能的影响。分析结果可得:提升混凝土强度、提高CFRP的预应力水平、减小荷载幅等措施均可以增大加固梁在疲劳加载后的剩余承载力,同时减小混凝土、钢筋以及CFRP的应变,达到改善加固梁的受力和变形性能的效果;提高CFRP预应力水平可以有效提升CFRP的强度利用率,充分发挥其高强特性。

关键词: 外贴, 预应力CFRP, 疲劳本构, 钢筋混凝土梁, 有限元分析

Abstract: To investigate the flexural performance of reinforced concrete beams reinforced with externally bonded prestressed CFRP sheets under fatigue loading, in this paper, the fatigue damage of concrete, steel bar and CFRP during fatigue loading is taken into account comprehensively and the fatigue constitutive model of each material is established. Fatigue cumulative damage failure full process numerical analysis method is adopted and the ABAQUS software is used to model and analyze the reinforced concrete beam reinforced with prestressed CFRP sheet. The influence of concrete strength, fatigue load amplitude and CFRP prestress level on the flexural performance of the reinforced beam under fatigue load is studied respectively. The results of the analysis show that increasing the strength of concrete, increasing the prestressing level of the CFRP and reducing the load amplitude can increase the residual bearing capacity of reinforced beams after fatigue loading and reduce the strain of concrete, steel bar and CFRP to improve the force and deformation performance of the reinforced beam. Increasing the level of CFRP prestressing can effectively increase the strength utilisation of CFRP and give full play to its high strength properties.

Key words: externally bonded, prestressed CFRP, fatigue constitutive, reinforced concrete beam, finite element analysis

中图分类号:

TB332

张智梅, 杨旸. 外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(2): 44-53.

ZHANG Zhimei, YANG Yang. Finite element analysis of the flexural fatigue performance of reinforced concrete beams reinforced with externally bonded prestressed CFRP sheets[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(2): 44-53.

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外贴预应力CFRP布加固钢筋混凝土梁抗弯疲劳性能有限元分析

Finite element analysis of the flexural fatigue performance of reinforced concrete beams reinforced with externally bonded prestressed CFRP sheets

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