碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析.pdfVIP

2010年第 5期 混 凝 土 与 水 泥 制 品 2010N05 10月 CHINA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS October 碳纤维增强复合材料约束混凝土的温度应力分析 刘华新 ，谷志民 ，毕 重 ，王学志 (1．辽宁 业大学土木建筑工程学院，锦州 121001；2．锦州市城乡建筑设计有限责任公司，121001) 摘 要 ：混凝土与碳纤维的热膨胀系数不问，在温差作用下 ，两种材料各 自的 自由变形受到约束，从而产生 了温度应力 。通常 ， 温度应力随着温差增大而增大 。应用ANSYS软件分别对降温温差 3O℃、4O℃、5OcC、60％时碳纤维布约束混凝土的温度应力进行 了 分析 ，以期对寒冷地 区用碳纤维增强复合材料加固混凝土结构时，对温度应力的控制有所帮助。 关键词 ：碳纤维增强复合材料 ；温度应力 ；约束混凝土 Abstract：[~eeaosethethermalexpansioneoefficientisdifferentbetweenCFRP and eonerete，temperaturestressisproducedwhen thefleefi)rm deformationsoftwokindsofmaterialsareconfinedunderthetemperaturedifference．Usually，temperaturestressincreases whentheterriperatarediffereneeincreases．BylbeANSYSsoftware．underthecoolingtemperaturedifferenceof30℃ ．40oC．50oC and 60℃．thetemperatureslressofreinforcedeonfrelecolumnsconfinedwi}hCFRPsisanalyzed．Thepurposeisthatitcanbehelpfult0the controloftemperaturestressesotreinforeedeoneretecohunnsconfinedwithCFRPsincoldareas． Keywords：CFRP；lemperaturestress；ConfinedConcrete 中图分类号 ：TU528．572 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—4637I2010)05—42—03 0 前言 元为 Solid45，该单元为 8节点实体单元，每个节点有 混凝土与碳纤维两种材料的热膨胀系数大不相 三个方向的平动 自由度，具有蠕变、塑性 、徐变、应力刚 同，混凝土 的热膨胀系数为 (1．0～1．5)×10 oC，而碳纤 化等性能。两种单元的几何形状及节点位置如图1和 维的热膨胀系数为(22～32)xlO-6／~C(垂直于纤维方 向) 图2所示 。 和 (一0．72— 1．4)×10 ℃(平行于纤维方 向)。在低温情 况下，碳纤维有膨胀的趋势 ，但混凝土抑制了其膨胀， 对碳纤维产生压力；同时 ，混凝土有收缩的趋势，而碳 纤维抑制了其收缩，这就导致了混凝土产生拉应力。在 温差作用下 ，混凝土和碳纤维两种材料各 自的 自由变 形受到约束 ，从而产生 了温度应力…。 K Z ANSYS软件广泛应用于土木工程等诸多领域 ，本 f ／一 文应用 ANSYS软件分别对在 降温温差 30 、40℃ 、 x 50 、60℃作用下的碳纤维约束混凝土棱柱体进行r 图 1 SOLID