CFRP与钢材的粘结性能试验研究

与传统的钢结构加固方法相比,粘贴CFRP加固钢结构具有明显的优势。CFRP与钢结构之间的粘结性能直接影响加固效果,但是目前国内对这方面的研究还很少。从众多的粘结材料中优选出适合于粘贴CFRP加固钢结构的粘结剂,设计相应的试件,对CFRP与钢材之间的粘结强度和粘结耐久性进行试验。试验结果表明:选用的3种粘结剂可以作为粘贴CFRP加固钢结构的粘结材料,性能满足设计要求。对粘贴碳纤维布加固钢板进行静力拉伸试验,测量碳纤维布的应变分布,得到碳纤维布与钢板之间的粘结应力分布和碳纤维布的有效粘结长度。并与理论公式的计算结果进行了对比,二者吻合较好。     

碳纤维布与钢板黏结剪切性能研究

碳纤维布与钢板复合加固混凝土结构是一种新的加固形式,在其运用到实际加固工程时,关键是要保证碳纤维布与钢板之间的有效黏结。通过11组碳纤维布与钢板黏结剪切试验,分析了碳纤维布与钢板发生黏结剪切破坏的过程、破坏机理,并对碳纤维布的黏结宽度、碳纤维布的层数和黏结长度等对黏结剪切性能的影响进行了研究。研究结果表明,碳纤维布与钢板的有效黏结长度随着碳纤维布层数增加而增大,而与碳纤维布的宽度及粘贴长度无关;碳纤维布与钢板的极限黏结力随碳纤维布宽度增加而线性增大,且当黏结长度超过有效黏结长度后,极限黏结力不再随黏结长度增大而增加,但黏结破坏的延性得到改善。在试验研究的基础上提出了极限黏结力和有效黏结长度的计算公式,其计算结果和试验结果吻合较好,可为复合加固在工程上的应用提供参考。     

碳纤维布加固钢结构有效粘结长度的试验研究

由于腐蚀、疲劳和机械损伤,在役的钢结构中存在不同程度的缺陷和损伤.为了弥补传统钢结构加固方法的缺点,寻求高效的钢结构加固方法迫在眉睫.纤维增强复合材料(FRP)具有优异的性能,在钢结构的损伤部位粘贴FRP具有很多优势.但是到目前国内外(尤其是国内)对粘贴FRP加固损伤钢结构技术的研究和应用涉足甚少.本文对粘贴碳纤维布加固损伤钢结构的受力性能进行了研究,并对碳纤维布与钢结构之间的粘结应力分布规律进行了测量和分析,最后得出了碳纤维布加固钢结构时的有效粘结长度.     

无机黏结材料粘贴碳纤维加固混凝土梁受弯性能的试验研究

对5根混凝土梁进行受弯试验研究,比较分析采用不同胶体及不同纤维粘贴层数对碳纤维加固混凝土梁的承载力、刚度、延性、裂缝发展和分布以及破坏形态的影响。试验结果表明:试验采用的无机黏结材料MOC具有良好的黏结性能,能够用于粘贴碳纤维布加固补强混凝土构件;采用无机黏结材料粘贴碳纤维布后,加固梁的抗弯承载力明显提高,同时可以有效限制裂缝的开展,但加固梁的延性有所降低;随着碳纤维布粘贴层数的增加,加固梁的破坏模式由碳纤维布拉断破坏变为剥离破坏。     

碳纤维布与木材界面黏结性能试验研究及数值分析

通过碳纤维布与木材黏结界面的单剪试验,给出了碳纤维布应变发展及分布规律,讨论了黏结长度、黏结宽度和碳纤维布厚度等试验参数对黏结性能的影响,构建了相应的黏结滑移本构模型,并引入黏结宽度比系数给出了单层碳纤维布与木材顺纹界面黏结应力峰值的计算公式。基于单剪试验的非线性有限元分析结果具有一定的精度。     

粘贴碳纤维布加固钢构件受拉承载力试验研究

对粘贴不同面积碳纤维布加固的钢板试件进行了单轴拉伸试验 ,通过试验采集的数据绘制了荷载 -应变曲线 ,并分析了钢构件与碳纤维之间的相互作用、试件的破坏机理、碳纤维布粘贴面积对试件承载力和延性的影响等 ,为碳纤维布加固钢构件提供了理论基础     

碳纤维布加固RC梁剥离破坏试验研究

通过对碳纤维布加固钢筋混凝土梁的试验研究 ,分析了不同长度碳纤维布单层加固与双层加固对钢筋混凝土梁发生剥离破坏的影响。研究表明 :相对于对比梁 ,加固梁的初裂荷载有所提高、刚度和延性提高较多、而极限荷载提高明显 ;贴布后加固梁的裂缝形态得到改善 ,随着纤维布长度的变化 ,裂缝扩展及分布情况发生变化 ,从而导致破坏方式的改变 ;纤维布粘贴长度是界面应力增大的主要原因 ,粘贴碳纤维布发生粘贴剥离破坏时 ,将极大影响其加固整体效果 ,在设计和施工时必须充分考虑     

预应力碳纤维布加固混凝土板受弯承载力实用方法研究

提出了一种新型实用碳纤维布加固系统,包含首次提出的碳纤维布环氧树脂楔形夹持体夹具、张拉设备和碳纤维布薄层钢板锚具。试验表明,环氧树脂楔形夹持体夹具夹持力强,应力损失低,施工安全,现场安装方便,且易于在工厂加工制作,适合于实际工程批量应用;张拉设备轻便,易于安装,不受构件支承条件影响。采用该新型实用碳纤维布加固系统对混凝土薄板进行的验证性加固试验表明,张拉设备方便适用,工艺流畅;预应力碳纤维布加固后构件工作性能明显改善,开裂前的弹性极限荷载达到未加固对比试件及普通粘贴碳纤维布加固试件的4倍;预应力碳纤维布加固试件的极限承载力比未加固试件提高103%,比普通粘贴碳纤维布加固试件提高32%,承载力明显提高。碳纤维布直至断裂也未从薄层钢板锚具中滑出,验证了其良好的锚固性能。     

预应力CFRP布加固腐蚀钢梁试验研究

通过切除钢梁下翼缘部分面积来模拟钢梁的局部腐蚀损伤,再粘贴碳纤维（CFRP）布于钢梁受拉翼缘进行加固修复,以此开展CFRP布加固腐蚀钢梁受弯性能的研究。共进行了6根CFRP布加固腐蚀钢梁试件的静载试验,根据钢梁受腐程度取翼缘宽度切除的比例分别为0%,50%和100%,切口宽度3mm,然后在钢梁下翼缘粘贴CFRP布或预应力CFRP布。试验结果表明,在加固钢梁的受拉翼缘屈服后,粘贴CFRP布能有效提高构件的承载力,预应力CFRP布加固能有效提高钢梁的屈服荷载和极限荷载。粘贴CFRP布、预应力CFRP布加固未腐蚀钢梁的极限荷载比原钢梁极限荷载分别提高12.9%、16.1%;CFRP布、预应力CFRP布加固腐蚀钢梁比原钢梁极限荷载分别提高6.5%、16.1%。在试验基础上,建立了预应力CFRP布加固腐蚀钢梁的承载力计算式,理论计算结果与试验结果吻合良好。     

受火后钢筋混凝土吊车梁加固方法的试验研究

为研究受火后钢筋混凝土吊车梁的维修加固方法,开展了粘贴CFRP布和粘贴钢板加固受火后足尺吊车梁受力性能的试验研究、理论分析和有限元分析。结果表明:未受火对比试件发生受拉区钢筋屈服、受压区混凝土压碎破坏;粘贴CFRP布加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋屈服和CFRP布拉断;粘贴钢板加固试件的主要破坏模式为受拉区钢筋和加固钢板受拉屈服以及受压区混凝土压碎。对于ISO 834等效受火60 min后钢筋混凝土吊车梁,粘贴钢板加固效果优于粘贴CFRP布;ISO 834等效受火60 min和90 min后的钢筋混凝土吊车梁采用CFRP布加固后,极限荷载接近。加固后钢筋混凝土吊车梁试件跨中截面混凝土应变发展规律在混凝土腹板垂直裂缝完全发展前基本符合平截面假定。受火后加固试件的位移延性系数较未加固对比试件有所降低,粘贴钢板加固试件降低稍大。加固的受火后钢筋混凝土吊车梁极限荷载计算结果和有限元结果与试验结果误差绝对值为0.4%～7.8%,满足工程精度要求。     

碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响

通过外加电流加速锈蚀法获取锈蚀钢筋混凝土试件,采用横向粘贴碳纤维布的方法进行加固,设计并制作了未加固锈蚀试件、先锈蚀后加固和先加固后锈蚀三组22个试件。考虑保护层厚度、加固前或加固后的钢筋锈蚀率等因素,通过拉拔试验研究了碳纤维布约束对锈蚀钢筋与混凝土间粘结性能的影响。分析结果表明,碳纤维布的约束作用能显著提高锈蚀后钢筋与混凝土间的粘结性能,试件破坏模式由混凝土劈裂破坏向钢筋拔出破坏转变。未加固锈蚀试件极限粘结强度随着锈蚀的发展而降低;锈蚀试件采用碳纤维布加固后,由于保护层的劈裂受到约束,极限粘结强度显著提高;由于碳纤维布对锈胀力和保护层劈裂的双重约束作用,先加固后锈蚀试件的极限粘结强度随着锈蚀的发展而增大,且比同等锈蚀率的先锈蚀后加固试件更为显著。根据试验结果分别建立了不同约束条件下锈蚀钢筋与混凝土间极限粘结强度的计算模型。     

CFRP加固含混合型边裂纹钢板的疲劳性能试验研究

为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)对含初始边裂纹钢板疲劳性能的改善效果,使用MTS试验机对未加固及CFRP材料加固后的含边裂纹钢板进行疲劳试验,比较了裂纹形式、钢板初始损伤度、CFRP粘贴面以及CFRP材料种类(CFRP布与CFRP板)对钢板疲劳寿命的影响.共设计制作了3个未加固试件、3个CFRP布双面加固试件、3个...     

反复荷载作用下钢筋与纤维混凝土黏结性能试验研究

为研究添加钢纤维和钢碳混杂纤维对于钢筋与混凝土在反复荷载作用下黏结性能影响,进行了48个混凝土轴心受力钢筋短锚试件在单调、等幅反复荷载以及变幅反复荷载作用下黏结性能的试验研究。结果表明：添加纤维可在一定程度上改善钢筋与混凝土间的黏结性能;黏结性能的退化在等幅反复荷载作用下主要体现在黏结应力-滑移滞回曲线峰值黏结应力的退化;在变幅反复荷载作用下主要表现为黏结强度、卸载刚度、摩阻力的不断降低,以及卸载至零时残余滑移量的不断增长;影响黏结退化的主要因素是前期的最大控制位移水平,低控制位移水平下的加载循环对高控制位移水平下的黏结性能影响较小,并给出了合理的退化机理解释。     

钢纤维高强混凝土与钢筋的粘结性能试验研究

通过126个尺寸为150mm立方体的钢纤维高强混凝土标准试件，进行了钢筋全长粘结的拔出试验，分别量测出光圆钢筋、变形钢筋与钢纤维高强混凝土的荷载与自由端的粘结滑移关系，研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土粘结性能的影响。根据现行《钢纤维混凝上试验方法》进行的试验结果表明，钢纤维的加入对光圆钢筋与高强混凝土的极限粘结强度无显著影响；对变形钢筋与高强混凝土的极限粘结强度有一定影响，但缺乏明显的规律性。通过对试件破坏形态及试验结果的分析得出结论，现行《钢纤维混凝土试验方法》有关粘结性能的试验方法不适用于高强混凝土及钢纤维高强混凝土。     

型钢与混凝土的极限粘结强度

为研究型钢与混凝土的粘结滑移性能,对11根不同截面尺寸、粘结长度、混凝土强度等级、保护层厚度、配箍率的型钢混凝土短柱进行了试验。测量的关键参数是型钢与混凝土之间的粘结应力和滑移。试件在型钢翼缘和腹板上开槽后,粘贴应变片并埋置于混凝土中。试验在长柱试验机上进行,采取线性轴向加载,记录型钢在自由端和固定端的滑移。型钢的粘结长度、混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、配箍率是影响粘结性能和粘结强度的主要因素。提出了型钢翼缘和腹板处的粘结应力分布模式和极限粘结强度的算法。     

钢筋与钢-碳纤维混杂纤维增韧混凝土粘结性能试验

将碳纤维和钢纤维同时添加到混凝土中形成混杂纤维增韧混凝土,采用钢筋对剖开槽贴片的方法,进行了钢筋有效粘结区长度分别为8d,12d,24d(d为钢筋直径)的粘结性能试验研究。根据试验结果,分析了由于粘结长度的不同以及裂缝的开展对于粘结应力和滑移分布规律的影响,给出了裂缝间粘结应力分布规律的表达式以及滑移沿试件长度分布规律的表达式。建立了混凝土与变形钢筋粘结应力和滑移沿试件长度分布规律的表达式。推导了实用的荷载、试件长度以及加载端滑移三者间的关系表达式。     

锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能试验研究

钢纤维混凝土具有良好的开裂后拉伸性能和韧性,已被广泛用于工程结构的修复加固中。对于所修复的锈蚀构件,钢纤维混凝土与锈蚀钢筋的黏结性能是影响其力学性能的关键因素。首先通过电化学方法对钢筋进行预锈蚀,进而采用清理干净的预锈蚀钢筋制作拉拔试件,然后通过中心拉拔试验研究锈蚀钢筋与钢纤维混凝土的黏结性能。试验结果表明：钢纤维的掺入能够使试件从劈裂破坏转变为拔出破坏,同时黏结强度比提高4.4%~7.5%;随着黏结长度的减小,加载端与自由端的相对滑移也逐渐减小,而峰值黏结应力对应的平均滑移却逐渐增大;锈蚀率对黏结强度的影响与黏结长度相关,与未锈蚀试件相比,当锈蚀率达到约15%时,黏结长度为3d（d为钢筋直径）试件的黏结强度减小21%,而黏结长度为7d试件的黏结强度基本不变。基于试验结果,建立了以锈蚀率和黏结长度为参数的黏结强度经验公式,计算结果与试验结果吻合较好。     

层数对玄武岩纤维布与木材有效粘结长度影响的试验研究

进行了33个木材与玄武岩纤维布(BFRP)粘结试件的单剪试验,主要考察粘贴层数对BFRP与木材粘结性能的影响,测量了不同粘贴层数下BFRP与木材界面的应变分布规律。比较了在不同粘贴层数下BFRP与木材之间的极限荷载和粘结应力分布情况,结果表明,随着BFRP粘贴层数的增加,有效粘结长度呈增加趋势,在木材含水率为10%条件下,1,2,3层玄武岩纤维布与木材(福杉)的有效粘结长度分别在100,120,150mm左右;粘贴层数对木材与玄武岩纤维布的极限粘结荷载也有一定影响,随BFRP粘贴层数的增加,极限粘结荷载逐渐增加。     

碳纤维布与混凝土粘结性能的试验研究

本文完成了208个试件在不同受力状态下碳纤维布与混凝土粘结性能的试验,统计分析了碳纤维布与混凝土粘结性能的变化规律,初步描述了碳纤维布与混凝土的粘结机理。