纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固修復(fù)金屬結(jié)構(gòu)界面性能研究.pdf

1、結(jié)構(gòu)加固是土木工程中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域，而纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FiberReinforcedPolymers，簡(jiǎn)稱FRP)加固工程結(jié)構(gòu)則是一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)，是結(jié)構(gòu)加固領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。目前FRP加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的研究和應(yīng)用相對(duì)而言比較成熟。與傳統(tǒng)的金屬結(jié)構(gòu)加固方法相比，F(xiàn)RP加固金屬結(jié)構(gòu)技術(shù)具有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，如不會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的應(yīng)力集中、不會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力、施工方便、維護(hù)費(fèi)用低等。但是FRP加固金屬結(jié)構(gòu)還有許多問題有待于研究，本文對(duì)

2、FRP加固金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的理論分析和試驗(yàn)研究。 在總結(jié)國(guó)內(nèi)外關(guān)于FRP加固修復(fù)金屬結(jié)構(gòu)理論分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文對(duì)雙面粘貼FRP的單向拉伸金屬板的界面應(yīng)力進(jìn)行了推導(dǎo)，并對(duì)有效粘結(jié)長(zhǎng)度及有效剛度進(jìn)行了分析。對(duì)受彎構(gòu)件受拉翼緣外側(cè)粘貼FRP后的界面剪應(yīng)力和界面剝離應(yīng)力進(jìn)行了分析?；谳S對(duì)稱平面應(yīng)變條件，推導(dǎo)了纏繞FRP加固承受內(nèi)壓的損傷金屬管線的環(huán)向應(yīng)力計(jì)算公式，并提出了預(yù)應(yīng)力FRP加固損傷金屬管線的思路。采用能量法推

3、導(dǎo)出FRP加固軸心受壓鋼管的彈性屈曲荷載計(jì)算公式。對(duì)FRP加固修復(fù)金屬結(jié)構(gòu)的特殊性及關(guān)鍵問題進(jìn)行了系統(tǒng)的論述，包括FRP與金屬之間的粘結(jié)機(jī)理、對(duì)加固材料的要求、FRP與金屬材料的表面處理、FRP與金屬之間的荷載傳遞及構(gòu)造措施、FRP-金屬的粘結(jié)耐久性、碳纖維與金屬材料之間的電偶腐蝕等。 優(yōu)選出適合于碳纖維布和碳纖維板加固的粘結(jié)材料，并對(duì)FRP和金屬之間的粘結(jié)強(qiáng)度和粘結(jié)耐久性進(jìn)行了試驗(yàn)，還對(duì)常用碳纖維布的耐老化性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

4、進(jìn)行了10個(gè)碳纖維布加固鋼板的靜力拉伸試驗(yàn)，并對(duì)粘結(jié)應(yīng)力進(jìn)行了分析。本文提出了“三維實(shí)體-彈簧-殼元”有限元模型，對(duì)采用ANSYS(R)分析的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了論述，并采用該模型對(duì)金屬裂紋板和受彎鋼梁粘貼FRP加固后的性能進(jìn)行了分析，還對(duì)FRP加固含孔金屬板和金屬管線進(jìn)行了有限元分析，并對(duì)加固效果的影響因素進(jìn)行了討論。 本文對(duì)FRP加固幾類典型金屬構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式進(jìn)行了探討，包括FRP加固局部損傷的軸向拉伸構(gòu)件、受彎構(gòu)件和承受內(nèi)壓的金