構(gòu)件加固
關(guān)注創(chuàng)建者：臻元咨詢 創(chuàng)建時(shí)間：2020-08-11
構(gòu)件加固的視頻教程
【入門案例02】Abaqus——鋼筋混凝土構(gòu)件的碳纖維布+鋼板加固模擬
經(jīng)過(guò)本課程學(xué)習(xí)，你將獲得： 1、混凝土塑性損傷本構(gòu)模型的定義、參數(shù)含義及用法； 2、CAD與abaqus交互建模的實(shí)操技巧； 3、鋼筋混凝土構(gòu)件建模的基本流程與簡(jiǎn)便建模技巧 4、蒙皮的定義，通過(guò)蒙皮實(shí)現(xiàn)“共節(jié)點(diǎn)”技術(shù)； 以上等等。
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ABAQUS精品課A21—無(wú)約束UHPC外套加固鋼筋混凝土柱軸壓模擬（附無(wú)約束UHPC混凝土本構(gòu)）
具體內(nèi)容如下： 1、UHPC加固鋼筋混凝土柱軸壓建模 2、無(wú)約束UHPC本構(gòu)模型 3、UHPC、核心混凝土、鋼筋籠接觸 4、加固與未加固構(gòu)件承載力對(duì)比 5、關(guān)鍵曲線對(duì)比及后處理講解 6、模型收斂性調(diào)整
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基于內(nèi)聚力模型的FRP加固受彎梁受力分析
該系列案例共包括： 1）未加固受彎梁力學(xué)仿真分析； 2）FRP加固受彎梁力學(xué)仿真分析； 該系列案例希望能在以下幾個(gè)方面進(jìn)行拋磚引玉： 1）FRP加固RC構(gòu)件力學(xué)數(shù)值分析方法，該方法可以拓展至其他材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)； 2）本案例采用beam_analysis插件一鍵對(duì)受彎梁參數(shù)化建模，所建模型考慮了箍筋局部加密、約束等設(shè)置，用戶僅需劃分網(wǎng)格、設(shè)置真實(shí)材料參數(shù)即可計(jì)算，節(jié)省了建模時(shí)間成本；
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構(gòu)件加固的實(shí)例教程
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項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、鋼骨架快速建模；
2、鋼骨架與混凝土界面間的設(shè)置；
3、鋼骨架單元類型選取。
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加固工程施工規(guī)范中明確規(guī)定，對(duì)影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件承載力的裂縫以及地基不均勻沉降引起的裂縫，在進(jìn)行修補(bǔ)前，應(yīng)先采取必要的加固措施，消除裂縫起因，迫使裂縫停止發(fā)展。
對(duì)裂縫的加固措施，要采用修補(bǔ)膠和灌縫膠對(duì)裂縫進(jìn)行灌縫施工。我們都知道，加固施工界面處理工作少不得，此處應(yīng)注意裂縫腔內(nèi)粘合面的處理。裂縫腔內(nèi)粘合面如何處理主要取決于專用修補(bǔ)膠產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及施工條件，因此應(yīng)按產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)嚴(yán)格執(zhí)行。若該產(chǎn)品中使用說(shuō)明書(shū)不涉及界面處理的相關(guān)技術(shù)，這個(gè)時(shí)候就要考慮是否采用它了。
為防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展，以及結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕，我們采用上述灌縫技術(shù)對(duì)裂縫進(jìn)行加固。同時(shí)，為了防止裂縫部位應(yīng)力集中產(chǎn)生破壞，也為了起到防滲的作用，應(yīng)對(duì)加固后的裂縫部位粘貼碳纖維布加固。
碳纖維布有著極高的抗拉強(qiáng)度，采用配套碳纖維膠使其黏貼在混凝土表面，代替裂縫處混凝土結(jié)構(gòu)承受拉力。在修補(bǔ)混凝土裂縫時(shí)，所使用的碳纖維布必須與混凝土緊密粘貼，使碳纖維布所受的力傳遞到裂縫周邊混凝土結(jié)構(gòu)上，使其和混凝土結(jié)構(gòu)形成一個(gè)整體，從而確保建筑的安全。
為了保證高質(zhì)量的粘結(jié)效果，此處應(yīng)有兩點(diǎn)要求：
1.所采用的膠粘劑應(yīng)具有較強(qiáng)的抗剝離能力和很小的收縮性；
2.原構(gòu)件打磨平整及表面含水率合適。
最后，碳纖維布加固裂縫具有這樣的優(yōu)勢(shì)：碳纖維布重量輕，易施工，基本不增加構(gòu)件自重；可自由裁切，適用于各種形狀構(gòu)件；可彎曲纏繞成型，對(duì)各類曲面、異型構(gòu)件加固優(yōu)勢(shì)更為顯著；高強(qiáng)抗拉、抗酸堿腐蝕；環(huán)保無(wú)毒，居住中可施。
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展開(kāi) 5.1.9 建筑物傾斜變形量超過(guò)下列數(shù)值時(shí)，應(yīng)對(duì)建筑物進(jìn)行安全驗(yàn)算，對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的附加彎矩進(jìn)行復(fù)核。并對(duì)使用功能產(chǎn)生不良影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。 一級(jí)修繕，建筑總傾斜度大于7?H，層間傾斜度大于8?h ； 二級(jí)修繕，建筑總傾斜度大于10?H，層間傾斜度大于11?h ； 三級(jí)修繕，建筑總傾斜度大于12?H，層間傾斜度大于13?h 。
注：建筑總傾斜度是指同一方向上的層間傾斜度的矢量和，扣除施工允許誤差，及原設(shè)計(jì)的收分值。H為建筑總高度，h為層間高度。
5.1.10 房屋的傾斜度小于5.1.9條的臨界值，且房屋的變形穩(wěn)定，不影響結(jié)構(gòu)整體安全和使用功能時(shí)，可不作整體糾偏處理。
5.1.11 對(duì)一般常規(guī)的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)，參照相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)程執(zhí)行。 5.2 設(shè)計(jì)質(zhì)量控制
5.2.1 建筑結(jié)構(gòu)的修繕，應(yīng)保留建筑的原有結(jié)構(gòu)體系、材料，構(gòu)造與聯(lián)結(jié)方式。
5.2.2 對(duì)建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行局部加固、補(bǔ)強(qiáng)，應(yīng)有可靠措施，保證原有結(jié)構(gòu)不受損壞，新舊材料的結(jié)合可靠。
5.2.3 構(gòu)件加固的斷面設(shè)計(jì)，應(yīng)考慮應(yīng)力滯后的影響。
5.2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件需加固、改動(dòng)或置換時(shí)，應(yīng)采取有效的卸載措施，減少對(duì)相關(guān)構(gòu)件的影響，必要時(shí)，應(yīng)對(duì)相關(guān)結(jié)構(gòu)的影響進(jìn)行復(fù)核、驗(yàn)算。
5.2.5 修繕設(shè)計(jì)應(yīng)采用相應(yīng)的措施，提高整體性和抗震能力，并應(yīng)符合下列要求： 1、剛度和承載力的分布合理，避免因局部削弱或突變，形成薄弱部位，產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中；
2、構(gòu)件之間節(jié)點(diǎn)連接的破損，不應(yīng)先于其連接的構(gòu)件；
3、新舊材料的組合構(gòu)件，應(yīng)加強(qiáng)聯(lián)結(jié)錨固措施，避免新材料或聯(lián)結(jié)措施先破壞； 4、預(yù)埋件的破壞不應(yīng)先于連接件；
展開(kāi) 相關(guān)技術(shù)及工程意義
GB50367《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)現(xiàn)有加固設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，將其分為直接加固和間接加固，并輔以加固配套技術(shù)共同完成結(jié)構(gòu)加固。直接加固技術(shù)通過(guò)某種措施提高構(gòu)件的剛度、強(qiáng)度及延性，而間接加固技術(shù)通過(guò)增設(shè)外附構(gòu)件來(lái)提高結(jié)構(gòu)整體剛度、承載力和耗能能力。然而當(dāng)前加固規(guī)范中并未提及低矮、中高層及高層結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的加固原則，也并未明確結(jié)構(gòu)含初始缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)局部加固的影響。由此可以看出，當(dāng)前我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范仍停留在構(gòu)件研究階段。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，精細(xì)化仿真分析已經(jīng)滲透入各行各業(yè)。本系列案例使用大型通用的有限元軟件Abaqus完成RC梁加固分析，通過(guò)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，為工程加固領(lǐng)域進(jìn)一步探索提供有益參考。
該系列案例共包括：
1）未加固受彎梁力學(xué)仿真分析
2）FRP加固受彎梁力學(xué)仿真分析
該系列案例通過(guò)beam_analysis插件實(shí)現(xiàn)RC梁自動(dòng)化建模、FRP自動(dòng)化生成、粘結(jié)單元自動(dòng)化生成、數(shù)據(jù)自動(dòng)化提取，資源請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)（有限元與力學(xué)）獲取
計(jì)算報(bào)告編寫參考達(dá)索軟件操作案例模式，盡量將整個(gè)操作過(guò)程展現(xiàn)給瀏覽者。該系列案例希望能在以下幾個(gè)方面進(jìn)行拋磚引玉：
1）FRP加固RC構(gòu)件力學(xué)數(shù)值分析方法，該方法可拓展至其他材料、構(gòu)件或結(jié)構(gòu)；
2）本案例采用beam_analysis插件一鍵對(duì)案例1參數(shù)化建模，所建模型考慮了箍筋局部加密、約束等設(shè)置，用戶僅需劃分網(wǎng)格、設(shè)置真實(shí)材料參數(shù)即可計(jì)算，案例2是在案例1基礎(chǔ)上進(jìn)一步豐富，節(jié)省了建模時(shí)間成本；
3）本案例采用python代碼一鍵輸出應(yīng)力、應(yīng)變、位移數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)提取點(diǎn)歷程輸出設(shè)置；
4）本案例采用python代碼通過(guò)修改inp文件方式創(chuàng)建FRP殼單元及FRP與混凝土之間內(nèi)聚力單元，F(xiàn)RP粘貼位置在代碼中不受限制。
2.
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灰斗部分加固方案
針對(duì)應(yīng)力計(jì)算不足的橫肋，采用增大截面法，具體做法詳見(jiàn)下圖：
在Midas Gen中該加固構(gòu)件輸入的具體截面尺寸如下：
上翼緣考慮灰斗壁板的貢獻(xiàn)作用，下翼緣寬度考慮角鋼和原槽鋼翼緣長(zhǎng)度之和，腹板厚度仍取原槽鋼厚度。
材料屬性
以下是22°C下銅、層壓材料和樹(shù)脂材料的熱性能和結(jié)構(gòu)材料性能：
邊界條件和加載
穩(wěn)態(tài)熱分析：邊界條件和加載
將內(nèi)部發(fā)熱載荷應(yīng)用于代表嵌入式銅跡線和通孔的選定MESH200單元組件：
在從MESH200和基礎(chǔ)構(gòu)件交叉點(diǎn)創(chuàng)建加固（EREINF）后，應(yīng)用于MESH200的邊界條件被轉(zhuǎn)移到涂抹加固構(gòu)件（BFPORT）：
然而當(dāng)前加固規(guī)范中并未提及低矮、中高層及高層結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的加固原則，也并未明確結(jié)構(gòu)含初始缺陷對(duì)結(jié)構(gòu)局部加固的影響。由此可以看出，當(dāng)前我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)加固規(guī)范仍停留在構(gòu)件研究階段。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，精細(xì)化仿真分析已經(jīng)滲透入各行各業(yè)。本系列案例使用大型通用的有限元軟件Abaqus完成RC梁加固分析，通過(guò)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，為工程加固領(lǐng)域進(jìn)一步探索提供有益參考。
重要受力部位的露筋應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)鑒定后，根據(jù)露筋嚴(yán)重程度采取措施補(bǔ)救，以封閉鋼筋表面（采用樹(shù)脂之類材料涂刷）防止其銹蝕為前提，影響構(gòu)件受力性能的應(yīng)對(duì)構(gòu)件進(jìn)行專門加固。
根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)有質(zhì)量缺陷的受力構(gòu)件進(jìn)行加固處理；
⑷若采取長(zhǎng)期排水的抗浮措施，應(yīng)由建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位共同協(xié)商后，由設(shè)計(jì)單位另行設(shè)計(jì)?！?上述專家組意見(jiàn)表明：
地下室局部上浮的根：地下室局部上浮的根本原因是自然降雨過(guò)多超過(guò)抗浮設(shè)計(jì)水位，造成的地下室抗浮不足。
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日本研發(fā)無(wú)粘結(jié)碳纖維增強(qiáng)型塑料加固鋼構(gòu)件法
據(jù)外媒報(bào)道，日本豐橋技術(shù)科學(xué)大學(xué)（Toyohashi University of Technology）建筑與土木工程系結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)室的研究人員研發(fā)了一種新概念，可利用無(wú)粘結(jié)碳纖維增強(qiáng)型塑料（CFRP）層板加固關(guān)鍵建筑結(jié)構(gòu)中的鋼，從而提升鋼的屈曲性能。
項(xiàng)目難點(diǎn)：
1、鋼骨架快速建模；
2、鋼骨架與混凝土界面間的設(shè)置；
3、鋼骨架單元類型選取。
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福特汽車也采用拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)底盤或部件加強(qiáng)件和胎圈，儀表板，底盤焊點(diǎn)和焊點(diǎn)數(shù)，懸掛裝置和其他加固構(gòu)件。
優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能和經(jīng)濟(jì)性，這可以通過(guò)對(duì)結(jié)構(gòu)的一些部件進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。該案例中，將區(qū)分需要拓?fù)鋬?yōu)化的部件和不需要拓?fù)鋬?yōu)化的部件。模型文件詳見(jiàn)文末附件。
表層由外部彎曲邊界構(gòu)成，承載著全部載荷，而翼梁是內(nèi)部垂直構(gòu)件，起到加固葉片、增加抗彎剛度與抗扭剛度的作用。
作用于結(jié)構(gòu)的載荷包括葉片自身的重量和離心力。此例沒(méi)有考慮空氣動(dòng)力效應(yīng)和風(fēng)力載荷；關(guān)注點(diǎn)而落在分析重力和離心載荷上。
