CFRP与钢复合加固混凝土结构

• 前言

• 第1章绪论

本书总结了作者近年来在CFRP与钢复合加固混凝土结构试验研究和计算理论等方面取得的成果，为工程结构加固提供了一种新方法。主要内容包括：绪论，CFRP与钢板复合加固混凝土梁受弯、受剪和疲劳性能，CFRP与钢板复合加固混凝土双向板受力性能，CFRP与角钢复合加固混凝土短柱和中长柱轴心受压、偏心受压及抗震性能，尽量反映CFRP与钢复合加固技术的重要科技成果和进展。本书对工程结构加固设计以及施工具有很好的参考价值和指导意义。

由于碳纤维复合材料（CFRP）与钢材的热膨胀系数相差大，CFRP加固钢结构在服役过程中由于环境温度变化可能导致界面损伤脱粘，影响CFRP增强钢结构的长期服役性能。本项目系统研究了CFRP-钢界面粘结的温度特性及其控制方法研究，并在此基础上，研究了不同温度海水下CFRP-钢粘结性能演化规律与机理，获得了CFRP-钢界面粘结的温度特性及其控制方法，阐明了CFRP-钢界面在不同温度海水浸泡条件下的界面粘结演化规律，获得了CFRP-钢界面破坏模式、粘结-滑移关系、应变分布等演化规律，为CFRP增强钢结构在海洋环境下的设计应用奠定了基础；研究了温度效应对CFRP-钢界面损伤的影响规律，建立了温度效应与疲劳荷载对于CFRP-钢界面粘结性能影响的等效关系；基于CFRP-钢单搭接试验方法，完成了CFRP-加固钢梁抗弯疲劳加固试验研究，获得了温度效应下CFRP-钢梁的静力学性能，提出了考虑温度效应的CFRP加固钢梁的抗弯设计方法。 2100433B

国内外大量钢桥迫切需要疲劳加固维修，外粘贴碳纤维复合材料（CFRP）加固技术具有施工方便、不增加负载及不引入残余应力等优点。但由于钢材与CFRP热膨胀系数差别显著，季节变换与日照等引起的温度效应（温度交变与温差）将导致CFRP-钢结构的界面剪应力较大，易产生疲劳累积损伤。为此，本项目拟采用双搭接拉伸试验方法研究上述温度效应对CFRP-钢结构界面疲劳累积损伤的影响规律，建立温度效应与疲劳荷载的等效关系；研究胶粘剂性能、钢表面化学处理、玻璃纤维复合材料（GFRP）隔离层等对界面疲劳裂纹萌生及扩展的影响规律，提出考虑温度效应的CFRP-钢结构界面疲劳性能控制方法；研究温度效应对CFRP-钢梁抗弯疲劳寿命和破坏模式的影响规律，给出考虑温度效应的CFRP-钢梁抗弯疲劳加固的设计方法。本项目的研究将为CFRP加固钢结构的设计提供关键的科学依据，具有重要的学术和应用价值。

由于CFRP具有良好的导电性能和耐腐蚀性，将CFRP用于加固混凝土柱同时兼作阴极保护的阳极材料，实现补强加固和阻止钢筋锈蚀的双重目的。其思路是采用导电性胶把CFRP粘贴到混凝土柱表面，CFRP作为阳极，钢筋作为阴极，通过外部直流电源设备给钢筋持续施加一定密度的电流从而使得在钢筋上的阳极反应降低到最小程度，抑制钢筋的锈蚀；同时，CFRP约束作用能显著提高柱承载力和抗震性能，充分发挥CFRP的优点。本项目采用溶液共混法将纳米石墨片添加到聚合物基体中制备导电胶粘剂，系统研究不同纳米石墨片掺量对导电胶导电性能、力学性能、粘接性能和耐久性能的影响规律；确定能满足加固和阴极保护用导电胶的合理配比。在此基础上，研究采用导电胶粘贴CFRP加固混凝土柱的阴极保护特性，分析极化电阻、电荷转移电阻等参数的变化规律，钢筋表面锈蚀产物的物相组成和钢筋/混凝土界面形貌，揭示CFRP加固混凝土柱的阴极保护机制。