碳纤维增强复合材料（CFRP）加固修复钢结构性能研究与工程应用PDF电子书下载

第1章　绪论 1

1.1　研究背景 1

1.2　FRP修复钢结构的特点 2

1.3　国内外研究状况 4

1.3.1　国外相关研究状况 4

1.3.2　国内相关研究状况 11

1.4　本章小结 13

参考文献 14

第2章　CFRP修复钢构件的应力及有限元分析 18

2.1　轴向拉伸构件 18

2.1.1　应力分析 18

2.1.2　有效粘结长度 23

2.1.3　复合构件的刚度 24

2.2　受弯构件 24

2.2.1　界面应力分析 26

2.2.2　CFRP的拉力 29

2.2.3　加固梁的挠度 29

2.2.4　CFRP修复受弯构件有限元分析 29

2.3　钢管线 33

2.3.1　轴对称平面应变问题的基本方程 33

2.3.2　承受内压的缠绕CFRP管线的应力应变计算 35

2.3.3　承受内、外压力钢管线的应力应变计算 36

2.3.4　未损伤钢管线的应力分析 36

2.3.5　损伤钢管线加固前的应力分析 36

2.3.6　损伤钢管线加固后的应力分析 37

2.3.7　CFRP修复钢管线有限元分析 39

2.4　轴心受压构件 40

2.4.1　弹性稳定分析 41

2.4.2　有限元分析 42

2.5　CFRP加固含孔钢板 43

2.5.1　含孔钢板的受力分析及性能评估 43

2.5.2　CFRP加固含孔钢板性能的参数分析 45

2.6　CFRP加固钢结构疲劳构件 48

2.6.1　应力强度因子概念 48

2.6.2　有限元模型 50

2.6.3　CFRP加固含裂纹受拉钢板分析 54

2.6.4　CFRP加固钢梁的应力强度因子分析 68

参考文献 73

第3章　CFRP加固钢结构的疲劳寿命分析 76

3.1　疲劳寿命分析方法 77

3.1.1　名义应力法 77

3.1.2　局部应力应变法 78

3.1.3　断裂力学分析方法 78

3.1.4　损伤力学方法 78

3.1.5　本文采用的疲劳寿命分析方法 79

3.2　疲劳寿命分析模型 79

3.2.1　疲劳裂纹扩展一般规律 79

3.2.2　考虑裂纹闭合效应的分析模型 80

3.2.3　疲劳寿命预测公式 81

3.3　疲劳寿命预测结果与试验结果比较 81

3.3.1　疲劳裂纹扩展速率参数（C、m）的确定 81

3.3.2　CFRP加固钢板的疲劳寿命预测 82

3.3.3　CFRP加固钢梁的疲劳寿命预测 84

3.4　CFRP加固钢结构的疲劳验算 87

3.4.1　Miner线性累积损伤理论 87

3.4.2　变幅疲劳的等效应力幅 87

3.4.3　CFRP加固钢结构的疲劳验算方法 88

3.4.4　计算实例 89

参考文献 94

第4章　CFRP加固修复钢结构静力拉伸试验研究 95

4.1 CFRP加固缺损钢板的静力拉伸试验 95

4.1.1　试件设计与试验材料 95

4.1.2　试验量测与试验结果分析 98

4.1.3　试验参数分析 103

4.2　CFRP加固钢板的粘结应力及有效粘结长度试验 108

4.2.1　试验材料 108

4.2.2　试件设计与制作 109

4.2.3　试验现象 111

4.2.4　试验结果及分析 111

4.2.5　粘结应力分析及有效粘结长度 112

4.2.6　试验结论 114

参考文献 114

第5章　CFRP加固钢构件疲劳性能研究 115

5.1　CFRP加固含裂纹钢板的疲劳试验研究 115

5.1.1　试验方案 115

5.1.2　试验过程 118

5.1.3　试验结果 120

5.2　十字形横肋小试件疲劳应用试验方案模拟研究 125

5.2.1　十字形横肋小试件制作及试验方案 125

5.2.2　十字形小试件CFRP疲劳加固有限元模拟 126

5.2.3　十字形小试件疲劳试验结果分析 127

5.3　圆弧端模型试件疲劳应用试验研究 129

5.3.1　圆弧端模型试件制作及试验方案 129

5.3.2　碳纤维加固圆弧端模型试件试验结果分析 130

5.3.3　碳纤维加固圆弧端模型试件疲劳有限元模拟 132

5.4　CFRP加固钢梁的疲劳试验研究 134

5.4.1　试验方案 134

5.4.2　CFRP粘贴加固工艺 136

5.4.3　主要试验结果 137

参考文献 150

第6章　CFRP加固修复钢结构的胶结性能 151

6.1　粘结机理 151

6.1.1　粘结的一般过程 152

6.1.2　粘结力的来源 152

6.2　粘结材料的选择 154

6.2.1　第一阶段：粘结材料的初选 155

6.2.2　第二阶段：CFRP与钢材之间的粘结性能 159

6.3　界面粘结力学分析 160

6.3.1　CFRP端部胶层界面脱胶分析 161

6.3.2　钢梁疲劳裂纹处胶层界面局部脱胶分析 170

6.3.3　小结 173

6.4　耐久性研究 174

6.4.1　CFRP的耐老化性能 174

6.4.2　CFRP—钢材粘结耐久性 177

参考文献 180

第7章　CFRP修复钢结构的影响因素 182

7.1　材料性能 182

7.1.1　钢材 182

7.1.2　碳纤维增强复合材料 183

7.1.3　粘结材料 191

7.2　表面处理 202

7.2.1　钢材的表面处理 202

7.2.2　CFRP材料的表面处理 204

7.3　CFRP与钢之间的荷载传递 204

7.3.1　影响因素分析 204

7.3.2　改善荷载传递效果的措施 209

7.4　CFRP修复钢结构的耐久性 211

7.4.1　水分的影响 211

7.4.2　热老化 211

7.4.3　化学介质 212

7.4.4　应力作用 212

7.4.5　改善耐久性的途径 212

7.5　碳纤维与钢材的电偶腐蚀 213

7.5.1　电偶腐蚀的基本知识 213

7.5.2　国内外关于碳纤维增强复合材料与钢材电偶腐蚀的试验研究 215

7.5.3　碳纤维增强复合材料与钢材电偶腐蚀的防护措施 217

7.6　本章小结 218

参考文献 219

第8章　CFRP加固钢结构的设计建议及算例 221

8.1　钢结构加固原则 221

8.2　加固设计考虑的因素 222

8.3　加固设计的基本假定 222

8.4　材料选择 223

8.5　加固设计方法 223

8.5.1　CFRP加固单轴拉伸构件 223

8.5.2　CFRP加固受弯构件 224

8.5.3　CFRP加固承受内压的钢管线 225

8.5.4　碳纤维疲劳加固方案应用设计模式 226

8.6　计算算例 226

参考文献 232

第9章　CFRP加固修复钢结构工程应用及检验方法 233

9.1 国内外CFRP加固修复钢结构的工程实例 233

9.1.1 国外CFRP加固修复钢结构的工程实例 233

9.1.2　国内CFRP加固修复钢结构的工程实例 235

9.2　质量检验与验收 243

9.2.1 目测法 243

9.2.2　敲击法 244

9.2.3　超声波法 245

9.2.4　质量验收 246

9.3　CFRP加固修复钢结构技术发展展望 247

参考文献 247