CFRP板加固钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析

华南理工大学学报（自然科学版） ›› 2008, Vol. 36 ›› Issue (6): 35-39.

CFRP板加固钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析

邓军李师庆黄培彦

华南理工大学土木与交通学院, 广东广州 510640

收稿日期:2007-11-08 修回日期:1900-01-01 出版日期:2008-06-25 发布日期:2008-06-25
通信作者: 邓军（1975-），男，博士，主要从事桥梁加固及FRP在结构中的应用研究． E-mail:dengjun@scut．edu．cn
作者简介:邓军（1975-），男，博士，主要从事桥梁加固及FRP在结构中的应用研究．
基金资助:
国家自然科学基金资助项目（10672060）;教育部留学回国人员科研启动基金资助项目（7070180）;广东省自然科学基金资助项目（07300781）

Nonlinear Finite Element Analysis of Steel-Concrete Composite Beams Strengthened with CFRP Plate

Deng Jun Li Shi-qing Huang Pei-yan

School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China

Received:2007-11-08 Revised:1900-01-01 Online:2008-06-25 Published:2008-06-25
Contact: 邓军（1975-），男，博士，主要从事桥梁加固及FRP在结构中的应用研究． E-mail:dengjun@scut．edu．cn
About author:邓军（1975-），男，博士，主要从事桥梁加固及FRP在结构中的应用研究．
Supported by:
国家自然科学基金资助项目（10672060）;教育部留学回国人员科研启动基金资助项目（7070180）;广东省自然科学基金资助项目（07300781）

摘要/Abstract

摘要： 粘贴碳纤维增强复合材料（CFRP）板能有效提高钢-混凝土组合梁的强度和刚度．文中采用非线性有限元方法分析了简支CFRP板加固钢-混凝土组合梁的极限承载力和刚度，并对非线性有限元模型中胶层和栓钉连接层的影响进行了研究．将非线性有限元分析结果、理论公式计算结果和试验结果进行分析和比较，发现：（1）非线性有限元分析得到的应力-应变曲线及CFRP板的纵向应变与试验结果吻合较好；（2）考虑连接层的非线性有限元模型比不考虑连接层的具有更高的精度；（3）CFRP板的性能在钢梁屈服后才得到充分发挥；（4）与其他方法相比，由考虑连接层非线性有限元模型计算得到的抗弯极限承载力最接近试验结果，误差小于2．5％．

关键词: 碳纤维增强复合材料, 钢-混凝土组合梁, 极限承载力, 非线性有限元

Abstract:

It has been confirmed that an externally-bonded carbon fibre-reinforced polymer （CFRP） plate can effectively improve the strength and stiffness of steel-concrete composite beams. In this paper, the nonlinear finite element （FE） method was used to calculate the ultimate bearing capacity and stiffness of the simply-supported CFRP strengthened composite beams, and the effects of adhesive and shear studs were also discussed. Then, the nonlinear FE results were compared with the theoretical and experimental ones. Analytical results indicate that （ 1 ） both the stress-strain curve and the longitudinal strain of CFRP plate obtained by nonlinear FE analysis are in good agreement with the experimental ones; （2） the nonlinear FE model considering the joint is more accurate than the one not considering the joint ; （3） The effect of CFRP is not significantly displayed until the steel beam yields ; and （4） as compared with the results obtained by other analytical methods, the results obtained by the nonlinear FE model considering the joint are more close to the experimental ones, with an error of less than 2.5%.

Key words: carbon fibre-reinforced polymer, steel-concrete composite beam, ultimate bearing capacity, nonlinear finite element

邓军李师庆黄培彦. CFRP板加固钢-混凝土组合梁的非线性有限元分析[J]. 华南理工大学学报（自然科学版）, 2008, 36(6): 35-39.

Deng Jun Li Shi-qing Huang Pei-yan . Nonlinear Finite Element Analysis of Steel-Concrete Composite Beams Strengthened with CFRP Plate[J]. Journal of South China University of Technology (Natural Science Edition), 2008, 36(6): 35-39.

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