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HBRC Journal
ISSN: (Print) 1687-4048 (Online) Journal homepage: https://www.tandfonline.com/loi/thbr20
用混合钢和玻璃钢复合材料加固混凝土梁
Suzan A.A. Mustafa amp; Hilal A. Hassan
To cite this article: Suzan A.A. Mustafa amp; Hilal A. Hassan (2018) 用混合钢和玻璃钢复合材料加固混凝土梁, HBRC Journal, 14:3, 300-308, DOI: 10.1016/ j.hbrcj.2017.01.001
To link to this article: https://doi.org/10.1016/j.hbrcj.2017.01.001
copy; 2017住房和 and建设国家研究中心 . by由埃尔塞维尔B.V制作和主持。
在线发布: 2019年5月17日.
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HBRC Journal (2018) 14, 300–308
住房和建筑国家研究中心
HBRC期刊
用混合钢和玻璃钢复合材料加固的混凝土梁
Suzan A.A. Mustafa *, Hilal A. Hassan
结构工程系, 工程学院,扎加齐格大学, 埃及
2016年8月8日收到; 2016年12月31日修订; 2017年1月19日接受
本文提出了一种非线性有限元模型，用于研究混合纤维增强聚合物和钢强化的作用. 不同类型的纤维增强聚合物;CFRP和GFRP;研究其与钢钢筋一起使用的混凝土梁。这项研究是使用非线性有限元程序'ANSYS'”进行的。在三维有限元模型中使用了混凝土梁分量的非线性材料模型。根据实验结果，从有限元分析中得到的结果得到了确认。进行了广泛的参数化研究，以探讨用不同类型的 FRP棒取代钢筋的效果。研究表明，钢筋对混凝土梁中FRP钢筋的贡献提高了梁的延展性，消除了混凝土梁的不利脆性失效。此外，最好使用钢筋作为混凝土梁中顶部钢筋，采用混合钢筋。在混合GFRP/钢钢筋混凝土梁中，观察到第一次裂纹启动后，梁的偏转显著降低，光束偏转明显增加。另一方面，在混合CFRP/钢钢筋混凝土梁中，在开裂启动和传播过程中表现出较好的性能。
KEYWORDS
混凝土梁;
混合;
钢加固;
FRP加固;
柔性;
有限元分析
copy; 2017 住房和建筑国家研究中心. 制作和主持 Elsevier B.V. 这是 CC BY-NC-ND 许可证下的开放式访问文章(http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
介绍
使用纤维增强聚合物 （FRP） 复合材料来增强或修复结构构件 started
* Corresponding author.
E-mail addresses: samustafa@eng.zu.edu.eg (S.A.A. Mustafa), hilalcivil@yahoo.com (H.A. Hassan).
Peer review under responsibility of Housing and Building National Research Center.
Production and hosting by Elsevier
几十年前. 众所周知的玻璃材料高成本 可能是一种预防性的使用. 然而，FRP 是一个必需
要使用的竞争材料 。 它有一个明显的 高强度
刚度与密度的比率, 除了抵抗
腐蚀. FRP 的轻重提供显著
节省人工成本. 此外，疲劳耐久性, 还有
玻璃钢棒对磁场和电场的透明度
使它们成为钢加固的适用替代方案
在对电磁场敏感的应用中，例如
磁共振成像; Hollaway [1].
在钢筋混凝土结构中，钢具有延展性的主要规律，即后产量变形与屈服变形之比. 这种传统的延展性含义不能
http://dx.doi.org/10.1016/j.hbrcj.2017.01.001
1687-4048 copy; 2017 Housing and Building National Research Center. Production and hosting by Elsevier B.V.
This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-ndFRP的优点
/4.0/).
由于FRP条的线性弹性行为，适用于通过FRP 增强增强的结构.已经作出大量努力，以增强和描述用FRP条加固的梁的延展性。 FRP增强结构的延展性指数可以用能量计算
基于方法和变形方法;Jaeger et al. [2].
分析有限元建模和/或实验研究，以研究钢筋混凝土梁通过FRP进行钢筋或加固的行为。
这些研究侧重于简单支撑和连续的 FRP 增强混凝土梁 [7–9].El-Mogyetal.[10,11]介绍了 连续FRP钢筋混凝土的弯曲性能 实验和 有限元研究
Harris et al. [3] 尝试 模仿
mimic
的弹性塑料
. El-Mogy et al. [12] 得出挠度可以
钢由钢使用混合 FRP 钢筋。他们利用
将两种或两种以上不同FRP材料组合在一起的延展材料。他们注意到，被检查的梁的延展性指数几乎与传统的钢加固梁相同。复杂的人制工艺，除了混合杆的高成本外，还限制了其实际应用。增强光束特性的另一种方法是使系统的延展性强烈地依赖于混凝土特性。Alsayed和Alhozaimy[4][4]检查了18根钢和FRP钢筋混凝土梁，发现随着1%钢纤维的加入，延展性指数可以提高最多 100%。ACI 440 [5] 建议 FRP钢筋结构应过度加固，必须设计混凝土梁使其通过混凝土破碎而不是破裂FRP加固失败。李和王[6]示范层认为，GFRP钢筋加固工程水泥铁质复合材料改进了混凝土元素的弯曲实践和延展性。 许多研究使用
增加横向 GFRP增强时减少
在连续的混凝土梁，尽管保持长地纳加强相同。奇察赞等人[13]研究了采用高强度混凝土和提高梁宽后有效深度提高GFRP条混凝土梁的弯曲性能迪法拉等人[14]发现，与弯曲的钢搅拌和弯曲的GFRP搅拌器相比，粘结GFRP搅拌器作为横向加固更有效它提高了最终扭转强度，增加了相应的扭转单元角度和最大搅拌应变，以及形梁中的主要混凝土裂纹宽度扭转。拉纳等人 .[15]研究了碳纤维/玻璃纤维重量比对混凝土梁应变灵敏度和重特性的影响。他们观察到，碳纤维含量最低的螺柱-电子复合材料具有最佳应变灵敏度和良好的机械性能。本研究的主要目标是建立非线性有限元模型，以研究其行为和强度
(a) Beam Tested by Rafi et al. (2008)
(b) Beam Tested by El-Mogy et al. (2010)
Figure 1 经过验证的实验光束的尺寸和细节.
由混合钢和不同类型的玻璃钢棒加固的混凝土梁。 GFRP 和 CFRP 棒都用作混凝土梁的负和正加固。有限元商业程序ANSYS[16] 在分析中是无可争的。使用了光束元件的非线性材料特性。根据此前对Rafi等人的实验试验结果，证实了该模型的结果。[17]和埃尔-莫吉等人。[10]。进行了密集的参数研究，以研究钢贡献率、FRP增强,量和最后FRP类型的影响。
有限元建模
General
为了准确模拟同束的实际行为，其所有部件;混凝土梁、钢筋、FRP条和马刺;必须正确建模。同时，选择元素类型和网格大小对于构建模型以提供准确的结果和合理的计算时间也很重要.
拉菲等人最近对用钢和FRP加固混凝土梁进行的实验试验. [17] (specimen BRC1) and El-Mogy et al. [10] (specimens SS1 and GS1) 用于
验证开发的有限元模型. 由埃尔-莫吉等人测试的两个标本。[10] 是双跨连续 共力束在弯曲中测试的。一根梁用GFRP条（GS1加固，另一根用钢筋（SS1）加固。图1（b）详细介绍了两根梁的加固情况。光束长度为6000毫米，长方形横截面分别为200毫米和300毫米的宽度和深度。横梁在两个相等的清晰跨度上连续支撑，每个跨度为 2800 mm。 由 overallRafi等人测试的光束总长度（BRC1）。[17] 是2000毫米。光束仅由120
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