CFRP與鋼復合加固混凝土結構

• 前言

• 第1章緒論

本書總結了作者近年來在CFRP與鋼復合加固混凝土結構試驗研究和計算理論等方面取得的成果，為工程結構加固提供了一種新方法。主要內容包括：緒論，CFRP與鋼板復合加固混凝土梁受彎、受剪和疲勞性能，CFRP與鋼板復合加固混凝土雙向板受力性能，CFRP與角鋼復合加固混凝土短柱和中長柱軸心受壓、偏心受壓及抗震性能，盡量反映CFRP與鋼復合加固技術的重要科技成果和進展。本書對工程結構加固設計以及施工具有很好的參考價值和指導意義。

由于碳纖維復合材料（CFRP）與鋼材的熱膨脹系數(shù)相差大，CFRP加固鋼結構在服役過程中由于環(huán)境溫度變化可能導致界面損傷脫粘，影響CFRP增強鋼結構的長期服役性能。本項目系統(tǒng)研究了CFRP-鋼界面粘結的溫度特性及其控制方法研究，并在此基礎上，研究了不同溫度海水下CFRP-鋼粘結性能演化規(guī)律與機理，獲得了CFRP-鋼界面粘結的溫度特性及其控制方法，闡明了CFRP-鋼界面在不同溫度海水浸泡條件下的界面粘結演化規(guī)律，獲得了CFRP-鋼界面破壞模式、粘結-滑移關系、應變分布等演化規(guī)律，為CFRP增強鋼結構在海洋環(huán)境下的設計應用奠定了基礎；研究了溫度效應對CFRP-鋼界面損傷的影響規(guī)律，建立了溫度效應與疲勞荷載對于CFRP-鋼界面粘結性能影響的等效關系；基于CFRP-鋼單搭接試驗方法，完成了CFRP-加固鋼梁抗彎疲勞加固試驗研究，獲得了溫度效應下CFRP-鋼梁的靜力學性能，提出了考慮溫度效應的CFRP加固鋼梁的抗彎設計方法。 2100433B

國內外大量鋼橋迫切需要疲勞加固維修，外粘貼碳纖維復合材料（CFRP）加固技術具有施工方便、不增加負載及不引入殘余應力等優(yōu)點。但由于鋼材與CFRP熱膨脹系數(shù)差別顯著，季節(jié)變換與日照等引起的溫度效應（溫度交變與溫差）將導致CFRP-鋼結構的界面剪應力較大，易產生疲勞累積損傷。為此，本項目擬采用雙搭接拉伸試驗方法研究上述溫度效應對CFRP-鋼結構界面疲勞累積損傷的影響規(guī)律，建立溫度效應與疲勞荷載的等效關系；研究膠粘劑性能、鋼表面化學處理、玻璃纖維復合材料（GFRP）隔離層等對界面疲勞裂紋萌生及擴展的影響規(guī)律，提出考慮溫度效應的CFRP-鋼結構界面疲勞性能控制方法；研究溫度效應對CFRP-鋼梁抗彎疲勞壽命和破壞模式的影響規(guī)律，給出考慮溫度效應的CFRP-鋼梁抗彎疲勞加固的設計方法。本項目的研究將為CFRP加固鋼結構的設計提供關鍵的科學依據(jù)，具有重要的學術和應用價值。

由于CFRP具有良好的導電性能和耐腐蝕性，將CFRP用于加固混凝土柱同時兼作陰極保護的陽極材料，實現(xiàn)補強加固和阻止鋼筋銹蝕的雙重目的。其思路是采用導電性膠把CFRP粘貼到混凝土柱表面，CFRP作為陽極，鋼筋作為陰極，通過外部直流電源設備給鋼筋持續(xù)施加一定密度的電流從而使得在鋼筋上的陽極反應降低到最小程度，抑制鋼筋的銹蝕；同時，CFRP約束作用能顯著提高柱承載力和抗震性能，充分發(fā)揮CFRP的優(yōu)點。本項目采用溶液共混法將納米石墨片添加到聚合物基體中制備導電膠粘劑，系統(tǒng)研究不同納米石墨片摻量對導電膠導電性能、力學性能、粘接性能和耐久性能的影響規(guī)律；確定能滿足加固和陰極保護用導電膠的合理配比。在此基礎上，研究采用導電膠粘貼CFRP加固混凝土柱的陰極保護特性，分析極化電阻、電荷轉移電阻等參數(shù)的變化規(guī)律，鋼筋表面銹蝕產物的物相組成和鋼筋/混凝土界面形貌，揭示CFRP加固混凝土柱的陰極保護機制。