基于伪塑性理论的FRP加固钢筋混凝土板极限承载力分析.pdf

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1、四川建筑科学研究第40卷第3期98SichuanBuildingScience2014年6月基于伪塑性理论的FRP加固钢筋混凝土板极限承载力分析赵海东，TanKiangHwee(1．上海应用技术学院，上海201418；2．NationalUniversityofSingapore，新加坡)摘要：基于虚工原理，推导_rFRP复合材料加固混凝土板的极限承载力分析方法，通过引入弹性板等效塑性弯矩概念，将传统塑性屈服线分析理论扩展至采用弹脆性FRP材料加固的钢筋混凝上板。i亥方法避开了沿屈服线截面需弯曲心服的理论假定，又保留了传统塑性理论的简洁性，故称之

2、为伪塑性分析理论。通过对6个FRP加固钢筋混凝上板的试件计算表明，该方法与试验实际承载力吻合较好。上述伪塑性分析理论对FRP加固混凝土结构的理论分析具有重要意义，可供相关规范编制参考。关键词：FiberReirforeedPolymers(FRP)；钢筋混凝土板；屈服线；塑性分析中图分类号：TU312文献标志码：B文章编号：1008—1933(2014)03—098—040引言设计。1伪塑性分析基本原理纤维增强复合材料(FRP)已广泛应用于结构工程的加固与修复，相关领域的研究已取得相当丰硕考虑一双向弹脆性板模型，承受横向均布荷载的成果。在研究领域

3、，既有成果主要集中于FRPq作用，其域内弯矩分布为m。。在任一特定平衡状加固梁、柱结构的抗弯、抗剪及受压性能，对FRP加态，与q。及m。共轭的虚位移及虚曲率分别假定为固混凝土板则研究较少。这主要因为，板作为受弯6i和。，根据虚工原理，有：构件，设计一般均可参照梁的正截面受弯理论进行。对普通钢筋混凝土板，在承载力极限状态下，由于截面具有足够的延性，沿塑性铰线截面均已屈服，可形莆jm。dA成相应的塑性铰机制，因此，按梁的正截面承载力方法设计是有效的。但对FRP加固混凝土板而在承载力极限状态下，其极限承载力q与板域言，由于FRP属弹脆性材料，在二维平面

4、内各点应内横向挠度6。，板域内弯矩分布m．．与曲率分布力状态均不同，沿用单一截面的极限承载力来推测．．．为真实满足平衡、本构及边界条件的共轭项，因板的极限承载力显然有其局限性。不能简单套用传此满足式(1)，有：统基于塑性理论的屈服线方法来计算FRP加固混Jm。；idA凝土板的极限承载力，需要加以相应的修正。为绕qu=—__■—～—一(2)开这一矛盾，TengJ．G．等提出一变通途径，即假J6idA定FRP加固区域足够强，域内不会形成塑性绞线，这里。下标表示承载力极限状态，以示区分。式从而将屈服线外扩至加固区域外边缘。该方法因回避了FRP加固截面的

5、屈服性能，使得屈服线理论重(2)中，对一般任意双向板，难以得到6。及m．．新得以适用。但实际应用中，由于FRP剥离破坏等的精确表达式，故很难直接得到极限承载力q另模式往往先于述修正的屈服线形成，使得该方法一方面，对任意给定虚位移(6。。)，如果能找到相得到的板极限承载力较实际极限荷载偏高较多。应的等效弯矩m，其满足：为较准确的计算FRP加固混凝土板的极限承载力，需将传统的塑性理论加以扩展，以适应其材料可．idAdL4(3)弹脆性的特性。本文基于虚工原理，提出基于截面等效弯矩的伪塑性分析法，用于分析FRP加固混凝则式(2)中的极限承载力q仍可通过式

6、(3)近似得土板的极限承载力，以及采用FRP复合材料的加固到。相对式(2)，式(3)在计算弹脆性板的极限承载力q方面具有重要意义。首先，式(2)中弹脆性板收稿日期：20134)2—25在极限状态下的真实的变形项(6，)在式(3)中作者简介：赵海东(1976一)，男，博}=，教师，主要从事结构JⅡ固J二程领域的设计理沧及施l技术研究。已降低为任意虚拟变形项(6。，)。其次，为保持E—mail：zhaohaidong@sjtedu．Crl极限荷载q基本不变，需以式(3)为约束条件，等式赵海东，等：基于伪塑性理论的FRP加固钢筋混凝土板极限承载力分析9

7、9两边在积分意义上相等，而非要求域内每个点的弯=6。(詈)‘cos'xr。rcosb矩、曲率、变形均与真实解相等。式(3)中，由于(。，i)为任意假定的虚位移=。(詈)‘cos,xr口r⋯及虚曲率，因此只要求得等效弯矩m，代入式(2)就可求得板相应的极限承载力q由于m为一常数，(9)相当于普通钢筋混凝土板中的屈服弯矩m，因此，m()=D=moxCOScos型ox“b上述弹脆性板模型极限承载力的求解就可统一到塑性屈服线理论的模型下，同时又回避了塑性屈服线)=D一scos理论中要求沿屈服线截面弯矩均屈服的基本假设，取而代之的则是采用等效弯矩m。因此，

8、本文又称m(10)为等效塑性弯矩。一一一允一一——民一且，m=moy6。上述式(8)～(10)中，一号≤≤2等效塑性弯矩m的推导abb．