建筑工程结构的加固与改造是不可避免的．通过 在受拉侧粘贴 FRP布或 FRP板加 固钢筋混凝土梁 的技术被广泛应用…。大量的研究表明 ．经 FRP加 固的钢筋 混凝 土梁 与普通 钢筋 混凝 土梁 的破坏 模式 有显 著 的不 同 结构设计人员需要有效地使用现有的有限元工 具 而非 专 门编制新 的工具来 解决 工程 问题 ．因此商 用有限元软件 ANSYS被广泛用于 FRP加 固工程结 构 的设计 分 析方 面 。Solid46与 Sheell41普遍 应用 于 模拟 FRP的结构单元 ．但前者存在单元尺寸差异过 大的问题 ，而后者则 只能模拟单层 FRP材料 本文 提 出一 种新 的 FRP模 型 ，它 能 克 服 上述 困难 ．模拟 混 凝 土非 线性 行 为 、FRP多层 形 式 及 二次 曲线 破坏 准则等 ，较适用于工程结构的加固设计 2 现有 FRP加固钢筋混凝土梁、板的有限元模型 目前 普遍 采 用 两种 模 型来 模 拟 混凝 土 的破 坏 ． 即：①离散模型(离散裂缝法)：随着混凝土裂缝的发 展，重新划分模型网格来独立重新生成裂缝；⑦忽略 裂缝模 型 [：模 拟 混凝 土 的微观 行 为 ．通 过 刚度 和 应 力传递考虑裂缝 的折减 (专门的混凝土破坏法则 )。 本 文所 述各模 型均 采用后 一 种方法 2．1 钢筋混 凝土 模型 图 1为两个 钢筋 混凝 土模 型 。模 型 1(RCM1)把 梁或板当作多层材料 ，其优点是建模容易 ．计算时间 少；缺点是在钢筋非均布位置不太准确 ．通过均布法 则 得到 钢筋应 力 模 型 2fRCM2)通 过 杆 单元专门模拟钢筋 ． 假 设 混 凝 土 与 钢 筋 间 理想 粘 结 ．其 优 点 是考 虑 钢筋 的确 切 位 置 ．直接 获 得 钢 筋 的应 力 ：缺 点 是 建模 (a)模型 1(RCM1) (b)模型 2(RCM2) 图 1 钢 筋 混 凝 土模 型 与划分 网格复杂(必要 的节点数 目)。计算时间长．存 在收敛 问题 2．2 与钢 筋 混凝土 模型 粘结 的 FRP模型 FRPM1是一个 8节点三维实体单元 (如图2a)． 可模拟较厚 的多层壳或实体 ．该单元(Solid46)允许 多达 250个不同的材料层 ．各单元节点有 3个 自由度 即 、Y、方向的移动。复合材料单元 的节点与相邻的 混凝土单元节点连接 ．使用该复合材料单元时常会 不满足有限元网格划分条件 ．即单位尺寸最大值与 最小值之比≤20，故仅局限于模拟较厚 的FRP材料 FRPM2是有膜刚度(平 面内)三维 单元 而无弯 曲刚度 (平面外)的三维单元 (Shen41)(如 图 2b)，该 单元 每个节点也有 3个 自由度 即 、、z方 向的移 动，其 FRP单元节点 同样与邻近混凝土单元连接 ． 该单元虽建模方便 ，但仅能模拟单层 FRP 3 基 于壳单元 Shell99的 FRP加 固钢 筋混 凝土梁 、 板 的有 限元模 型 基于壳单元 Shell99的 FRPM3(如 图 2c)是一个 多层复合材料 ，能模拟平面内与平面外的行为，该单 元能模拟 250层 FRP．每个节点有 6个 自由度 即 3个

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