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碳纤维加固钢结构的研究现状

时间:2020-06-23 21:45来源:毕业论文
国外研究现状Tran和Shek用有限元和边界元相结合的方法,分析了粘贴FRP后的修复效果[9]。Shaat A[10]等人进行CFRP片材加固不同长细比的空心方管柱的可行性研究,并且已经完成了对空心方

国外研究现状Tran和Shek用有限元和边界元相结合的方法,分析了粘贴FRP后的修复效果[9]。Shaat A[10]等人进行CFRP片材加固不同长细比的空心方管柱的可行性研究,并且已经完成了对空心方管短柱CFRP加固后的受压性能研究,试验结果表明,沿方管环向粘贴CFRP布的加固效果远比纵向好,极限承载力提高18%。Abushaggur和ED Damatty[11]采用19mm厚的CFRP粘贴到w6×25的工字型钢梁上下翼缘的表面,然后进行四点受弯试验研究,试验结果表明,加固后钢梁的刚度、屈服荷载和极限荷载分别提高15%,23%和78%。Shulley[12]等人通过对受损腹板(采用腹板钻孔来使钢梁损伤)加固的试验研究发现,圆孔周边所有的CFRP片材均与腹板本身发生剥离,而且承载能力无明显提高。A.K.Patnaik 和C.L.Bauer[13]采用CFRP片材对无损的钢梁腹板进行加固,最终试验结果表明,钢梁的抗剪承载能力提高近25%。Mertz[14]等人通过CFRP板加固工字型截面钢梁,使其极限荷载、屈服荷载和刚度分别提高78%、23%和15%。A K Pamaik和C L Bauer[15]将1.4 mm厚CFRP板粘贴到薄壁工字型钢梁腹板两侧,试验结果表明,加固后钢梁的抗剪承载力提高26%。A.K.Pamaik和C.L.Bauer[16]以试验技术研究方法,CFRP加固后钢梁的抗剪承载能力提高26%。Trent C Miller[11]等人研究发现通过对钢梁腹板粘贴CFRP进行疲劳损伤钢加固可有效提高剩余疲劳寿命。Keer,Lin和Mura等人用傅立叶变换[17],分析了结构粘贴FRP后的修复效果。Sean C Jones[18]等人对21个含裂纹的和8个含中心裂纹的受拉构件进行了疲劳试验研究,当双面粘贴加固时,中央裂纹钢板加固后构件的剩余疲劳寿命最大提高了1.15倍。Tavakkolizadeh和Saadatmanesh[19]对1.3m长的小尺寸工字型钢梁进行了四点受弯试验,并先后采用CFRP加固前后的钢梁进行了一系列的对比疲劳试验研究,结果表明加固后钢梁的剩余疲劳寿命是未加固钢梁的2.6~3.4倍。Bassetti[20]等人对粘贴预应力CFRP板的含中心孔受拉钢板进行了疲劳试验研究,发现疲劳寿命提高最大可达到未加固的16倍。51597

Erdogan[21]根据Muskhelishvilli的平面弹性理论分析了胶接修理结构中的应力分布和应力强度因子。Rose[22]根据广义平面应力的弹性包容理论近似计算了复合材料加固结构中应力强度因子。M.R. Bambach, H.H.Jamaa, M.Elchalakani[23]等人对利用CFRP加固冷弯薄壁型方形空心钢管柱进行了试验和理论研究,试验采用不同尺寸3组方钢管和9组宽翼缘方钢管,不同粘贴方法和厚度的CFRP以及不同恒荷载与活荷载比例。结果表明,由于碳纤维的约束作用克制了构件的弹性变形,从而有效延缓了局部屈曲挠度的发展,其承载力是未加固的4倍。沿柱轴向方向粘贴CFRP可提高柱的极限承载力2倍,比调整构件长细比提高承载力的方法提高1.5倍。通过理论分析和试验结果比较,绘制了应力-应变曲线,结构弹性强度超过 ,应变约为 ,并给出了极限强度与屈服强度的关系式。Sebastian对工字型钢梁受拉翼缘外侧粘贴FRP后组合梁的弹-塑性性能进行了分析[24],由于粘贴了复合材料,组合截面不再具有精确的关于强轴对称的截面刚度,对于单轴对称截面需要由2个参数来定义它的弹塑性性能,而且随着截面弹塑性曲率的增大中性轴向较大刚度面的方向移动。Naboulsi、Schubbe[25]采用三板技术分析了粘贴FRP修复裂纹钢结构。在他们的分析模型中,将裂纹金属板、胶层和FRP板都用二维Mindlin板单元来模拟,为了保证变形协调,在金属板-胶层界面和胶层-FRP界面的节点之间引入约束方程。

国内研究状况

我国在粘贴CFRP修复钢结构技术方面的研究起步较晚,主要采用有限元结合理论分析的方法。目前,国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心对土木工程领域钢结构的修复进行了比较系统的实验研究。 碳纤维加固钢结构的研究现状:http://www.lwfree.com/yanjiu/lunwen_55283.html

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