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.     

负载下碳纤维布加固钢结构受弯构件理论研究

我国建筑行业已步入一个以既有建筑改造为主,新建建筑为辅的阶段。本文主要对负载下碳纤维加固钢结构构件的理论研究,首先,对粘贴碳纤维加固钢结构构件的破坏形式进行介绍;其次,由于实际工程中很容易发生端部剥离破坏,本文提出并推定出碳纤维布滞后应变的计算方法;最后,通过对构件受力变形过程进行分析,计算其弯矩特征值,对界面应力进行分析,得出粘结剪应力方程、剥离应力方程,为实际工程提供参考。     

FRP加固钢梁的分析

纤维增强复合材料（以下简称FRP）是当今加固工程研究热点之一,混合纤维材料（以下简称HFRP）和碳纤维材料（以下简称CFRP）加固修复混凝土结构已广泛应用于实际工程,相应理论与试验也较完善。国内外用CFRP和GFRP加固钢结构的试验研究较少。本文以GFRP和CFRP加固无损钢梁试验为基础,研究粘结不同种FRP情况下钢梁的荷载一位移曲线和承载力,以此确定粘贴GFRP和CFRP是否能有效地改善钢梁的受力性能。最后对工程加固钢梁提出参考。     

碳纤维板-角钢-体外预应力索联合加固梁试验

针对钢筋混凝土原梁,采用粘贴碳纤维板-外包角钢-体外预应力钢绞线三种加固技术,形成联合加固梁。本文制作了六根试验梁,进行荷载试验研究,研究联合加固梁的工作机理,进行裂缝发展和破坏极限状态的分析研究。研究表明：粘贴碳纤维板-外包角钢-体外预应力三种加固技术协同工作,外包角钢的弯曲反弹恢复力和预应力钢绞线的竖向分力对碳纤维板提供了压力,可在碳纤维板面与钢筋混凝土原梁底面两者界面层产生摩擦力,摩擦力可以避免碳纤维板材的粘结滑移破坏,联合加固梁可以大幅度提高原梁结构的开裂荷载、结构刚度和极限承载力,联合加固梁临近破坏时,三种加固材料的强度可得到充分发挥,加固效果优良。     

碳纤维片材加固混凝土结构施工应用分析

1前言 　　碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Ploymer,简称CFRP)是一种新兴的高强材料,近年来在建筑工程领域的研究与应用得到了迅速发展.较之传统的结构加固方法,碳纤维加固技术是一种新型高效的加固修复技术,它具有高强、高效、施工便捷、使用面广等优点.其中碳纤维片作为一种新的混凝土结构加固修复技术其工法主要采用“三步法“,即分别用底层树脂、找平材料和浸渍树脂的双组份树脂粘结材料,将碳纤维片材粘贴在结构构件外表面,以达到加固补强的目的,目前除了在混凝土中应用以外,正逐渐推广到砌体结构、钢结构甚至木结构的加固修复当中.……     

BFRP加固混凝土界面粘结疲劳试验结果及分析

近年来玄武岩增强材料,即BFRP,得到了广泛的推广。由于在损伤部位粘贴BFRP加固材料从而达到修复结构损伤的方法简单且施工简便,因此,成为加固和修复钢筋混凝土结构的主要方法。本文对BFRP-混凝土界面粘结疲劳试验的过程及结果进行归纳,分析疲劳循环次数下界面的应变分布规律,总结出影响BFRP-混凝土界面粘结疲劳强度的影响因素有BFRP粘结长度、胶层厚度和混凝土强度等级。     

斜拉桥塔柱预应力碳纤维板加固设计与施工控制

采用粘贴预应力碳纤维板加固技术对湖北省汉十高速公路孝南互通A、B斜拉桥塔柱进行加固。加固时选用碳纤维板及碳板专用粘结胶作为加固材料,针对不同部位设定预应力张拉初始应力为360 MPa和720 MPa,并在塔柱上设置了永久性锚具设施。加固荷载试验试验结果表明:加固桥梁的承载能力得到显著提升,改善了塔柱结构内力分布,验证了预应力碳纤维板加固技术的可行性。     

碳纤维布与混凝土粘结破坏面特征

碳纤维布加固混凝土结构技术的关键问题之一是粘结界面的粘结性能如何。试验结果表明 ,不同受力状态下粘结界面的破坏特征不同 ,粘结强度不同。通过对粘结破坏面特性的分析 ,解释了不同受力状态下粘结强度不同的原因 ,对碳纤维布与混凝土的粘结性能有了深入理解。     

CFRP在提高钢结构疲劳极限中的应用

对表面粘结碳纤维增强复合材料(CFRP)的钢结构试件进行了实验分析,研究了碳纤维复合材料加固方法对钢构件疲劳极限的影响,并分析了CFRP的粘结长度及加固前后裂缝开展情况,结果表明:CFRP是一种有效的结构加固和修复措施,由于所有的CFRP加固体系,其破坏都始于材料的脱胶,故环氧树脂胶的性能起着至关重要的作用。     

碳纤维增强混凝土结构的温度应力分析

利用有限元方法分析了碳纤维增强混凝土结构的温度应力 ,研究表明 ,当温度发生变化时 ,会在混凝土与碳纤维的界面上产生较大的剪应力 ,在碳纤维内部产生较大的正应力 ,有时温度应力可达到材料设计强度的 2 0 %以上。应力的大小主要与碳纤维弹性模量、热膨胀系数、碳纤维厚度和温差值等参数有关 ,因此 ,在加固设计时考虑温度应力作用是非常必要的     

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。     

碳纤维增强复合材料(CFRP)加固修复损伤钢结构

与传统的钢结构修复方法相比 ,CFRP加固修复钢结构具有明显的优越性 ,是一种先进的钢结构修复方法。总结了国内外对纤维增强复合材料 (FRP)粘结修复钢结构的研究状况 ,并对CFRP加固修复钢结构技术的施工工艺进行了介绍。     

外部粘贴碳纤维或钢板加固梁中粘结界面应力分析

钢筋混凝土梁可采用外贴碳纤维或钢板条于梁底的方法进行补强加固。但是 ,在板条与梁底间的粘结界面端部将产生较大的沿粘结面的剪应力和垂直粘结面的正应力 ,这些应力将有可能造成外贴板条端部锚固失效 ,从而 ,使梁因板条的材料强度得不到充分发挥而提前破坏。目前 ,已有的计算界面应力公式都是在弹性理论基础上假定应力沿胶层厚度为常量 ,并且 ,忽略了板条端部的应力奇异现象而得到的。为此 ,对该类加固梁的胶层应力分布 ,特别是板条端部的应力 ,采用LUSAS有限元分析程序进行了详细的计算研究 ,对影响胶层应力分布的主要因素也进行了分析研究     

Crack propagation prediction of CFRP retrofitted steel plates with different degrees of damage using BEM

Although carbon fibre reinforced polymer (CFRP) materials have proven effective in strengthening steel structures especially when used to improve fatigue behaviour, further study is required to investigate their effectiveness when applied at different stages of crack propagation in steel elements. This paper presents a numerical study on CFRP retrofitted steel plates with different degrees of damage using the boundary element method (BEM). The numerical results compared well with the experimental data, which demonstrated that the BEM is reliable for crack propagation analysis of CFRP laminate retrofitted steel plates. Finally, a parametric analysis was conducted to investigate the influence of bond length, bond width, CFRP stiffness and adhesive shear modulus on stress intensity factor (SIF) values.     

CFRP strengthened butt-welded very high strength (VHS) circular steel tubes

This paper investigates the behavior of carbon fibre reinforced plastics (CFRP) strengthened butt-welded very high strength (VHS) circular steel tubes. The VHS steel has a yield stress of 1350 MPa and an ultimate strength of 1500 MPa. Three types of epoxy resins with different lap shear strength were used. Tests were conducted to determine the lap shear strength between CFRP and VHS steel tubes. A total of 21 butt-welded VHS tubes strengthened with CFRP were tested in axial tension. Three kinds of failure modes, i.e. adhesive failure, fiber tear and mixed failure were observed. The suitable epoxy adhesive for strengthening VHS tubes was recommended. A significant strength increase was achieved using CFRP–epoxy strengthening technique. A theoretical model was developed to estimate the load carrying capacity of butt-welded VHS tubes strengthened using CFRP.     

碳纤维板加固混凝土梁的锚固剪应力参数分析

在CFRP加固混凝土梁的锚固剪应力计算公式基础上,对集中荷载作用下的锚固剪应力进行参数分析,结果表明,锚固剪应力主要和CFRP板的厚度、弹性模量以及黏胶层的厚度与弹性模量有关.计算结果可供桥梁结构的加固设计参考.     

Proposed design guidelines for strengthening of steel bridges with FRP materials

This paper focuses on the use of externally bonded high modulus carbon fiber reinforced polymer (HM CFRP) materials to strengthen steel bridges and structures. Proper installation of the CFRP materials is necessary to prevent premature failure due to debonding. The paper proposes guidelines and installation techniques based on the best practice reported in the literature and the extensive practical experience in bonding of composite materials. The surface preparation of the materials, the application of the adhesive and the detailing of the strengthening are provided in detail. The design guidelines include the structural design criteria for the use of high modulus CFRP materials as flexural strengthening system of typical steel–concrete composite bridge girders. The flexural design procedure is based on a moment–curvature analysis and a specified increase of the live load carried by the bridge to satisfy specific serviceability requirements. A bond model is also described which can be used to calculate the shear and peel stresses within the adhesive thickness. To prevent a premature debonding failure of the strengthening system, the criteria specify a maximum principle stress in the adhesive which cannot be exceeded for a given characteristic strength of an adhesive. A worked example is presented to illustrate the proposed flexural design approach. The research findings conclude that high modulus CFRP materials provide a promising alternative for strengthening steel bridges that can be easily designed and installed to increase their strength and stiffness.     

CFRP加固含疲劳裂纹钢板的有限元参数分析

CFRP加固含疲劳裂纹钢板可显著提高其疲劳寿命。采用有限元分析方法,详细研究了CFRP长度、宽度、厚度、弹性模量,胶层的剪切模量和厚度等各种参数对加固效果的影响。结果表明:提高CFRP的弹性模量、厚度,采用适当的胶层剪切模量、厚度,对提高加固效果显著。根据有限元计算结果,归纳得出应力强度因子幅的计算经验公式,该经验公式与有限元计算结果和试验结果符合较好,可用于计算CFRP加固含疲劳裂纹钢板疲劳寿命的计算。