碳纖維-鋼-高性能水泥基復(fù)合材料組合梁是由三種不同材料組合而成的結(jié)構(gòu),主要利用三種不同材料各自的優(yōu)勢(shì),使得組合結(jié)構(gòu)充分利用材料性能。相對(duì)于常規(guī)組合梁橋,碳纖維-鋼-高性能水泥基復(fù)合材料組合梁存在兩個(gè)滑移面,使得組合梁的變形狀態(tài)和受力狀態(tài)變得復(fù)雜。為了更全面地揭示組合梁在豎向荷載作用下的破壞形態(tài)、撓度特征和應(yīng)變特征等靜力響應(yīng)變化規(guī)律,設(shè)計(jì)制作碳纖維板-槽鋼-高性能水泥基復(fù)合材料組合梁,進(jìn)行室內(nèi)荷載試驗(yàn),并利用有限元軟件ANSYS加以驗(yàn)證。主要研究?jī)?nèi)容包括:1.利用常規(guī)原材料和普通成型工藝流程進(jìn)行高性能水泥基復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度正交試驗(yàn),并利用極差分析和層次分析法,得出各因素各水平的影響順序和優(yōu)選方案。2.通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)中高性能水泥基復(fù)合材料進(jìn)行微觀分析,觀察不同強(qiáng)度試件的各相幾何特征,并對(duì)高性能水泥基復(fù)合材料的宏觀性能形成機(jī)理進(jìn)一步分析。3.定量分析推出試驗(yàn)中栓釘連接件的受力狀態(tài)和荷載-滑移關(guān)系及通過(guò)彈性模量試驗(yàn)得出應(yīng)力-應(yīng)變曲線和彈性模量,同時(shí)利用有限元分析軟件ANSYS建立推出試樣的非線性仿真模型,計(jì)算得到栓釘連接件的荷載-滑移曲線及混凝土板、栓釘和工字鋼的應(yīng)力分布。4.對(duì)組合梁進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)研究,并進(jìn)行仿真模擬分析。基于有限元軟件ANSYS,建立試驗(yàn)梁空間有限元仿真模型,通過(guò)試驗(yàn)實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真模擬結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證,以確定ANSYS有限元模型分析組合梁靜力響應(yīng)的合理性和準(zhǔn)確性。
【學(xué)位單位】：吉林建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TU528
【部分圖文】：

1.2.1 組合梁和碳纖維的概念組合梁是由鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。它可分為兩類(lèi)：一種是將型鋼或焊接鋼骨架埋入鋼筋混凝土而形成的組合梁（圖1-1a）；另一種是將鋼筋混凝土板錨固在鋼梁上形成的組合梁（圖1-1b）。本文只研究鋼梁外漏的組合梁，以下簡(jiǎn)稱為組合梁。它主要通過(guò)在鋼梁和混凝土頂板底面之間設(shè)置剪力連接件（栓釘、槽鋼、彎筋等），抵抗兩者在交界面處的掀起及相對(duì)滑移效應(yīng)，使之成為一個(gè)整體而共同工作。（a）外包混凝土組合梁 （b）鋼梁外漏的組合梁圖1-1 鋼-混凝土組合梁的類(lèi)型Fig.1-1 Types of steel-concrete composite beams隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速增長(zhǎng)，組合梁得到廣泛應(yīng)用，但大量服役組合梁橋由于材料老化、荷載等級(jí)提高、交通量增大等問(wèn)題，亟待需要加固。碳纖維（carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF）具有拉伸強(qiáng)度高、耐腐蝕等良好性能。碳纖維和鋼材的彈性模量基本上是相同的，但其抗拉強(qiáng)度是普通鋼材的數(shù)倍以上。因此，把碳纖維用在組合梁受拉區(qū)既可以提高組合梁的抗拉性能，又能對(duì)組合梁中的鋼梁起到保護(hù)作用。碳纖維-鋼-混凝土組合梁是對(duì)鋼-混凝土組合梁的加固應(yīng)用

響發(fā)生脆性破壞，壓壞后部分試件呈現(xiàn)出倒錐形。第1 組 第2 組 第4 組圖2-3 貫通裂縫 圖2-4 發(fā)展裂縫 圖2-5 未水化膠凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗壓強(qiáng)度測(cè)試完成后，對(duì)試件進(jìn)行肉眼觀察，可以看出，試件出現(xiàn)裂縫，并有相互貫通（如圖 2-3）的趨勢(shì)；對(duì)于大孔洞的出現(xiàn)，是由于振搗不密實(shí)或者自由水的蒸發(fā)；形成的內(nèi)部凝膠孔洞較多，應(yīng)該是由于水化熱反應(yīng)造成的。裂縫起展

響發(fā)生脆性破壞，壓壞后部分試件呈現(xiàn)出倒錐形。第1 組 第2 組 第4 組圖2-3 貫通裂縫 圖2-4 發(fā)展裂縫 圖2-5 未水化膠凝材料Fig.2-3 Transfixion crack Fig.2-4 Crack developmentFig.2-5 Unreactivecementitious material28d 抗壓強(qiáng)度測(cè)試完成后，對(duì)試件進(jìn)行肉眼觀察，可以看出，試件出現(xiàn)裂縫，并有相互貫通（如圖 2-3）的趨勢(shì)；對(duì)于大孔洞的出現(xiàn)，是由于振搗不密實(shí)或者自由水的蒸發(fā)；形成的內(nèi)部凝膠孔洞較多，應(yīng)該是由于水化熱反應(yīng)造成的。裂縫起展
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2838800