GFRP粘结加固钢构件的理论分析和试验研究

论文摘要

随着钢结构的广泛应用,钢结构的加固修复已经成为一个亟待解决的热点问题。而新型复合材料,例如玻璃纤维(GFRP)由于其自身良好的性能而被广泛地应用于加固领域。本文正是针对GFRP加固钢结构这一问题展开的。本文首先对GFRP加固钢结构的机理进行了系统分析,并对界面应力进行了理论推导,提出了有效粘结长度和极限剥离应力的理论计算公式,为后面的实验提供了理论依据。然后,在材料性能试验的基础上,采用“正交设计”的试验方法进行了GFRP粘贴钢板剪切试验,将GFRP的有效粘结长度进行了试验值和理论值的对照,并探索了GFRP加固钢板的极限剥离应力的影响因素。最后,通过对比试验,观察到了受弯钢梁在有无粘贴GFRP布时不同的挠度和应变情况,以评估粘贴GFRP布是否能够有效地改善钢梁受力性能,并观测GFRP布在钢梁弹性范围内有无剥离破坏现象,为进一步研究GFRP布加固钢梁的有效粘结长度和极限剥离应力做准备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 FRP复合材料的分类及其优缺点
• 1.2.1 FRP复合材料的分类
• 1.2.2 FRP材料优缺点
• 1.3 FRP加固技术的国内外研究现状及应用
• 1.3.1 FRP加固技术的国内外研究现状
• 1.3.2 FRP加固技术的应用情况
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 GFRP加固钢结构的工作机理和应力分析
• 2.1 GFRP与钢结构的粘结的三方面问题
• 2.1.1 粘结机理
• 2.1.2 影响GFRP与钢板的粘结的因素
• 2.1.3 有效粘结长度的分析
• 2.2 玻璃纤维片材加固修复钢构件单剪实验的理论分析
• 2.2.1 基本假定
• 2.2.2 应力分析
• 2.3 GFRP布加固受弯钢梁的理论分析
• 2.3.1 界面剪应力的控制微分方程
• 2.3.2 界面剥离应力的控制微分方程
• 2.3.3 加固梁的挠度
• 第三章 GFRP粘结钢板材料性能试验及剪切试验设计
• 3.1 材料性能试验
• 3.1.1 GFRP布材料性能试验及分析
• 3.1.2 钢材材料性能试验及结果分析
• 3.2 GFRP布粘结加固钢板单剪试验设计
• 3.2.1 试验目的
• 3.2.2 试验设计——正交试验方法
• 3.2.3 试验材料
• 3.2.4 试验准备
• 3.2.5 试验装置
• 3.2.6 测点布置
• 3.2.7 胶层厚度测量
• 第四章 GFRP加固钢板单剪试验及结果分析
• 4.1 试验过程
• 4.2 试验结果与分析
• 4.2.1 破坏特征
• 4.2.2 有效粘结长度分析
• 4.2.3 极限剥离应力分析
• 第五章 GFRP加固钢梁对比试验研究
• 5.1 试验目的
• 5.2 试验材料选用
• 5.3 试验设计
• 5.3.1 试验方案
• 5.3.2 测点布置
• 5.3.3 试验控制荷载计算
• 5.4 试验准备
• 5.5 加载装置及试验过程
• 5.6 试验结果与分析
• 5.6.1 试验结果
• 5.6.2 分析及结论
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文结论
• 6.1.1 GFRP布加固修复钢构件单剪实验结论
• 6.1.2 GFRP加固受弯钢梁的理论分析
• 6.2 研究展望
• 参考文献