纤维模型在frp加固结构分析中的应用与研究

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1、学校代号10532学号S12011104分类号密级公开硕士学位论文纤维模型在FRP加固结构分析中的应用与研究学位申请人姓名冷举良培养单位湖南大学土木工程学院导师姓名及职称周芬副教授学科专业结构工程研究方向结构加固论文提交日期2015年5月31日学校代号：10532学号：S12011104密级：公开湖南大学硕士学位论文纤维模型在FRP加固结构分析中的应用与研究学位申请人姓名：冷举良导师姓名及职称：周芬副教授培养单位：湖南大学土木工程学院专业名称：结构工程论文提交日期：2015年5月31日论文答辩日

2、期：2015年6月3日答辩委员会主席：李正农教授ApplicationandresearchoffibermodelintheanalysisofFRPstrengtheningstructurebyLENGJuliangB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinSt

3、ructuralEngineeringintheGraduateschoolofHunanUniversitySupervisorProfessorZHOUFenMay,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加［＾标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担

4、。作者签名－；於為扛曰期；呵年＾月乂曰学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可（＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。２、不保密ａ。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）、＊作者签名：林心日期；

5、年＾月４日导师签名：，日：日期年？＾月扛FRP在加固结构分析中的应用与研究摘要近年来，纤维增强复合材料(fiberreinforcedpolymer，简称FRP)由于其优越的力学性能和物理性能，已经广泛地用于加固构件和结构中，特别是震后结构的修复工作，FRP的约束作用不仅能提高结构的承载力，还能大幅提高结构在地震作用下的耗能能力和延性。为研究结构经过FRP加固后抗震性能的变化，国内外学者对FRP加固技术进行了大量的研究，但是这些研究主要集中在材料与构件层面，并不能在结构层面上反映结构经过

6、FRP加固后抗震性能的变化。针对目前FRP加固混凝土结构抗震性能研究的不足，本文借助OpenSees平台中基于柔度法的非线性梁柱单元结合纤维模型对FRP加固混凝土结构在地震作用下的时程响应进行模拟分析。研究以FRP约束混凝土材料的本构模型研究为切入点，以FRP约束混凝土柱构件的抗震性能模拟与研究为基础，基于OpenSees平台结合自主编制的FRP约束混凝土材料本构模型计算模块，采用纤维模型对FRP约束混凝土框架结构在地震作用下的响应进行了模拟与分析研究。本文主要研究内容如下：（1）在材料层面，介

7、绍了现有的典型FRP约束混凝土材料本构模型，在此基础上，通过考虑材料属性对FRP约束混凝土材料极限状态的影响，引进了FRP材料有效利用系数，使本构模型能够准确地预测FRP在约束混凝土柱时材料的极限状态，同时考虑了横向箍筋在FRP约束混凝土柱中对混凝土材料的约束作用，提出了本文的FRP约束混凝土圆柱及矩形柱的材料本构模型。（2）在构件层面，基于OpenSees平台编制了FRP约束混凝土材料的计算模块，采用纤维模型对FRP约束混凝土柱在不同受力状态下的力学性能进行模拟与分析，探讨了钢筋本构关系、FR

8、P材料厚度、轴压比、混凝土强度、纵筋配筋率、倒角半径和截面长宽比对FRP约束混凝土柱抗震性能的影响。（3）在结构层面，首先通过对FRP加固钢筋混凝土框架结构试件的模拟，论证了本文纤维模型的准确性，在此基础上，设计了一钢筋混凝土框架结构，在FRP加固总量相同的情况下，采用三种加固方案对设计的框架结构进行加固，采用纤维模型模拟得出了结构加固前后在地震作用下的弹塑性时程响应，通过分析对比不同加固方案下结构的顶层位移时程响应、基底剪力时程响应和层间位移角变化，得出不同加固方案对结构抗震性能的影响，提出了