【摘 要】
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CFRP具有抗疲劳、耐腐蚀、抗拉强度高、模量可设计等特性。作为钢结构加固的方案之一,采用CFRP进行加固能够弥补传统加固方法的不足,近年来在桥梁工程领域受到了广泛关注。目前,国内外研究侧重于CFRP的层数、粘贴方式,而鲜有学者考虑CFRP材料特性对构件加固效果的影响。因此,本文以CFRP材料特性作为出发点,通过有限元分析,研究了使用不同CFRP材料加固的构件性能,具体内容如下:（1）建立了CFRP
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CFRP具有抗疲劳、耐腐蚀、抗拉强度高、模量可设计等特性。作为钢结构加固的方案之一,采用CFRP进行加固能够弥补传统加固方法的不足,近年来在桥梁工程领域受到了广泛关注。目前,国内外研究侧重于CFRP的层数、粘贴方式,而鲜有学者考虑CFRP材料特性对构件加固效果的影响。因此,本文以CFRP材料特性作为出发点,通过有限元分析,研究了使用不同CFRP材料加固的构件性能,具体内容如下:（1）建立了CFRP材料RVE有限元模型,着重说明了在模型建立过程中周期性边界条件的施加原理、方式和CFRP材料特性计算方法。在此基础上,本文假定碳纤维半径服从正态分布,提出了一种考虑碳纤维半径随机性的CFRP RVE有限元模型,计算结果与试验结果吻合良好。使用上述有限元模型计算了本研究中使用的CFRP材料特性。（2）考虑了试验的边界条件对受压圆钢管柱受力性能的影响,使用压杆弹性失稳理论对试验的边界条件进行了分析,并选择了合适的弹簧单元用于模拟试验边界条件,建立了受压圆钢管柱的有限元模型,并依托课题组试验,证明了有限元模型的合理性。（3）考虑修正的边界条件,对CFRP加固受压圆钢管柱进行有限元模拟,通过将加固构件的荷载-位移关系与试验结果对比,验证了有限元模型的合理性。分析了圆钢管单元的平均压应力、塑性发展情况以及CFRP单元的平均应力,探究了CFRP材料对受压圆钢管柱的加固机理。（4）建立了使用不同碳纤维构成的CFRP材料、在不同的粘贴层数下加固的受压圆钢管有限元模型,探究了CFRP材料特性对加固效果的影响。提出了CFRP对受压圆钢管柱的加固机理,并基于压杆弹性失稳理论和边缘纤维屈服准则对加固机理进行了分析。
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