碳纤维加固技术作为近几年来新兴的加固技术,在加固行业的应用已越来越广泛,与传统的加固技术相比,碳纤维加固技术具有施工简便、抗腐蚀、自重轻、强度高等多种优点,国内外也对此项加固技术在试验和理论方面做了深入的研究,积累了大量的试验数据和理论成果,为我们后续的研究提供了重要的依据。本文主要是以前人所做的试验为依据,运用ANSYS有限元软件对不同形式的加固梁进行数值模拟,通过与试验结果的对比,不断完善有限元模型,并利用合理的有限元模型研究加固梁的受力性能,本文研究的主要内容包括以下几个方面:(1)通过对大量文献的查阅,选取了合适的试验模型,对试验数据进行了整理,并参照试验数据绘制了不同形式加固梁的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,并对试验的过程、试验的结果进行了分析总结,为ANSYS有限元分析提供了主要的参考依据。(2)对碳纤维加固混凝土梁有限元模型的建立进行详细的研究,特别是对模型单元的选取、材料参数的合理选用、材料本构关系的选用及收敛准则的设定等方面进行了相应的分析,保证了有限元模型的合理性。(3)根据试验参数,运用ANSYS有限元软件对不同加固形式混凝土梁的受弯性能进行了非线性全过程模拟,并对模型的挠度、应力、应变等进行了研究,绘制出不同形式加固梁的荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线,与试验所得到的各类曲线进行了对比,得出了在运用ANSYS计算梁的极限承载力时,计算值要低于试验值。另外,通过对不同加固层数的混凝土梁极限承载力进行比较可知,随着碳纤维层数的增多,试验梁的极限承载力提高显著。(4)从有限元分析的荷载-挠度曲线可知,在相同的荷载条件下,随着碳纤维加固层数的增加,跨中挠度是减小的,这就说明碳纤维布的存在可以提高混凝土梁的抗弯刚度。另外,有限元计算值与试验值相比,有限元计算所得到的梁的抗弯刚度偏大。(5)通过对碳纤维和钢筋的荷载-应变曲线进行研究可以得出,随着碳纤维加固层数的增多,在相同荷载作用下,两者的应变都是减小的,另外,有限元计算值与试验所得到的荷载-应变曲线相比,有限元计算的钢筋和碳纤维在相同荷载作用下的应变值要大于试验所测得的值。(6)通过有限元软件对不同加固形式的试验梁的裂缝形态进行研究,可以得出,碳纤维的存在可以延缓裂缝产生,并可以改变裂缝的发展形态。(7)碳纤维布的用量对梁的极限承载力影响较大,梁的极限承载力在一定程度上是随着碳纤维布加固量的增加而增大的,但这种加固效果是在混凝土不被压碎或碳纤维与混凝土之间不会出现剥离破坏的前提下成立,另外,碳纤维的加固效率是随着加固层数的增加而降低的。(8)高配筋率和高混凝土的强度等级都能显著提高混凝土梁的极限承载力,但高配筋率提高混凝土梁承载力成立的前提是压区混凝土不被压碎,而高强度混凝土对混凝土梁极限承载力的提高只能是在碳纤维未被拉断或未发生剥离破坏的前提下成立。