CFRP片材加固钢与混凝土组合梁力学性能研究

论文摘要

纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced polymer)具有重量轻、强度高、抗疲劳、非电磁性及易于施工、耐腐蚀性好等优点,但是FRP在纤维方向的强度和弹模较高,而垂直纤维方向的很低,即容易发生失稳,破坏形态表现为脆性。为了更好的发挥FRP材料的优良特性,将FRP与传统结构相结合,使其作为一种新型的结构补强加固材料,在土木工程中已经得到了一定的应用。目前,国内外对FRP加固组合结构的研究很少。本文在钢与混凝土组合梁研究的基础上,结合FRP的受力特点,分别采用试验研究、理论分析的方法,研究CFRP(Carbon Fiber Reinforced Ploymer,简称CFRP)布(板)加固(腐蚀)钢与混凝土组合梁的力学性能,主要研究内容如下:通过CFRP布加固腐蚀钢与混凝土组合梁的试验,研究了CFRP布加固腐蚀钢与混凝土组合梁的工作机理和破坏形态,分析了CFRP布、混凝土、钢筋和工字钢的应变分布、梁的变形以及裂缝分布等,探讨了粘贴CFRP布与初始腐蚀程度对钢与混凝土组合梁承载能力的影响。试验结果表明,粘贴CFRP布与减小初始腐蚀程度能提高组合梁的承载力。根据CFRP布加固钢与混凝土组合梁的受力特点,建立了CFRP布加固钢与混凝土组合梁在外荷载作用下的屈服承载力、极限承载力的计算公式。将理论计算结果与试验结果对比,结果吻合良好,证明理论公式的适用性。利用弹性力学方法和能量法,分别建立了CFRP板加固钢与混凝土组合梁轴向力、界面剪应力及变形计算公式,分析了CFRP板厚度、连接件刚度、荷载大小对轴向力、界面剪应力及变形的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究FRP 加固钢与混凝土组合梁的目的及意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.4 本文研究的内容
• 1.5 小结
• 第二章 CFRP 布加固钢与混凝土组合梁试验研究
• 2.1 试验研究
• 2.1.1 试件设计
• 2.1.2 材料性能
• 2.1.3 试验方案和目的
• 2.1.4 试件制作
• 2.1.5 加载方案
• 2.1.6 测量内容
• 2.2 试验结果与分析
• 2.2.1 试验现象与破坏形态
• 2.2.2 荷载与变形关系
• 2.2.3 荷载与应变关系
• 2.2.4 荷载与滑移关系
• 2.2.5 承载力分析
• 2.2.6 滑移分析
• 2.2.7 裂缝分析
• 2.2.8 竖向挠度分析
• 2.2.9 延性分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 CFRP 布加固钢与混凝土组合梁的承载力计算
• 3.1 CFRP 布加固
• 3.1.1 截面几何特征
• 3.1.2 屈服承载力
• 3.1.3 极限承载力
• 3.1.4 试验结果与理论结果对比
• 3.2 本章小结
• 第四章 CFRP 板加固钢与混凝土组合梁受力分析
• 4.1 轴向力计算
• 4.1.1 轴向力微分方程
• 4.1.2 轴向力计算公式
• 4.1.3 算例分析
• 4.2 界面剪应力计算
• 4.2.1 剪应力微分方程
• 4.2.2 界面剪应力计算公式
• 4.2.3 算例分析
• 4.3 变形计算
• 4.3.1 变形微分方程及计算公式
• 4.3.2 算例分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢