碳纤维增强复合材料加筋混凝土板在扭转作用下的强度研究

摘要整理

混凝土板是结构应用中的关键构件，但其脆性和低抗拉能力限制了其在扭转荷载下的性能。传统钢筋虽提供一定抗力，但存在自重增加和易腐蚀等问题。碳纤维增强复合材料（CFRP）因其高抗拉强度、非磁性和耐腐蚀性能而成为有前景的替代方案。本研究采用ABAQUS有限元分析软件，对CFRP加筋混凝土板的扭转性能进行了系统研究。共建立了24个正方形板的模型，其中21个为CFRP加筋板，3个为钢筋加筋板（对照组）。分析重点考察了CFRP钢筋直径（8 mm、10 mm、12 mm）和混凝土抗压强度（21 MPa~50 MPa）对板扭转性能的影响。研究结果表明，增加CFRP钢筋直径和混凝土抗压强度均能显著提高扭转裂纹矩和极限矩。当钢筋直径从8 mm增加至12 mm时，扭转裂纹矩和极限矩的最大增幅分别为4%和21%；当混凝土抗压强度从21 MPa提高至50 MPa时，这两个参数的最大增幅分别达到53%和42%。研究成果为优化扭转工况下CFRP加筋混凝土板的设计提供了重要参考依据。

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