CFRP板加固受弯钢梁界面性能理论分析和试验研究

摘要

随着建筑技术的发展,大量工用与民用建筑开始应用钢结构,为了钢结构建筑的可持续发展,对此进行加固势在必行。而传统的钢结构加固方法即焊接加固工艺耗时、费力,质量不易保证,因此,新型的钢结构加固技术是当今研究的重点。
　　纤维增强材料在加固领域的应用,特别是在加固混凝土结构的应用得到了理论和现实的检验,而纤维增强材料加固钢结构方面的研究还处于起步阶段,因此也成为了本文研究方向。
　　本文首先利用物理和化学知识,从微观角度解释CFRP加固钢结构的粘结机理、工作机理及潜在的破坏形式,进而归纳出CFRP加固修复钢结构的设计准则。然后通过弹性力学等数学知识对界面应力微分方程进行推导,并代入边界条件,求解得出界面应力公式。通过对七根试验梁(包括1根未加固梁,2根非预应力CFRP板加固梁和4根预应力CFRP板加固梁)进行静载单调荷载作用下的抗弯试验,利用应变片和位移计测得钢材和CFRP板的应变及挠度,对比分析出各种界面因素对加固效果的影响,为今后这种技术推广及应用提供理论依据。最后用Ansys软件模拟试验梁进行初步的有限元研究。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 CFRP片材加固钢结构的形式及特点

1.3 CFRP材料的性能及特点

1.4 研究现状

1.5 本文研究的主要内容

第二章 CFRP加固钢结构基本粘结问题和设计原则

2.1 CFRP加固金属结构的粘结机理

2.2 影响粘结强度的其它因素

2.3 FRP材料加固后金属结构的工作机理

2.4 CFRP加固金属结构的潜在破坏模形态

2.5 CFRP加固修复钢结构的设计准则

第三章 碳纤维复合材料加固受弯钢梁应力分析

3.1 界面应力的公式推导

3.2 简述断裂力学的应用

第四章 CFRP板粘贴加固受弯钢梁试验研究

4.1 试验方案

4.2 锚具的设计

4.3 预应力加载系统

4.4 试验现象及结果

4.5 试验结果分析

4.6 试验结果与理论值的对比

4.7 本章小结

第五章 CFRP板粘贴加固受弯钢梁的有限元研究

5.1 ANSYS分析模型的建立

第六章 结论与展望

6.1 本文的主要结论

6.2 研究展望

参考文献