收藏本站
《合肥工业大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

碳纤维增强复合材料加固钢结构理论分析和实验研究

曹靖  
【摘要】:钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、工业化程度高和可多次利用等优点,是现代工程结构广泛采用的结构形式之一。由于受到制造、施工、使用和环境等多种因素的影响,钢结构中不可避免地存在各种各样的缺陷和损伤,随着结构的使用,材料的微观缺陷逐渐扩展和汇合,导致材料在宏观力学性能方面发生劣化,甚至引发工程事故。因此,研究如何防止钢结构破坏及如何加固修复损伤钢结构,一直是土木工程领域中的一项重要内容。碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymers,以下简称CFRP)加固修复金属结构是钢结构加固一种新的加固形式和热点。与传统的金属结构加固方法相比,CFRP加固钢结构技术具有许多突出的优点,如不会导致严重的应力集中、不会产生残余应力、施工方便、维护费用低等。因而,CFRP加固修复钢结构是一种高效、具有广阔应用前景的加固技术,涉及到材料学、力学和结构工程等多个领域的知识。 目前CFRP加固混凝土结构技术的研究和应用相对而言比较成熟,但对于CFRP加固金属结构技术的研究和应用还不够系统和完善。本文在总结国内外关于CFRP加固修复钢结构理论分析和试验研究的基础上,对CFRP加固修复钢结构的特殊性及关键问题进行了系统的研究,具体内容安排如下: 由于CFRP加固修复金属结构与混凝土结构加固存在很大的差异,本文对首先CFRP加固修复金属结构的基本问题进行详尽论述,包括粘结机理、影响粘结的因素和CFRP加固后金属结构的工作机理及CFRP加固金属结构的潜在破坏模式。 对CFRP加固金属轴向拉伸构件的界面应力进行分析;对CFRP加固金属单向剪切构件的界面应力进行分析,分析采用断裂力学分析模型,提出粘结强度的计算公式和有效长度的理论计算公式。 对CFRP加固受弯钢梁的界面应力进行分析,推导出CFRP加固修复受弯钢梁的界面剥离应力和剪切应力的计算公式,为下步的试验研究提供理论依据。 采用试验方法对CFRP加固钢结构材料性能进行研究。首先在三坐标测量机上量测出CFRP固化后的厚度,得到粘结层精确厚度;利用温度箱对CFRP线膨胀系数测定,得出该种复合材料在0℃-35℃范围内的线膨胀系数和不同温度下的应变变化;同时测出CFRP在常温下的弹性模量并得到该复合材料的本构关系。 应用正交试验设计对CFRP粘贴钢板的单剪试验进行研究,确定单向剪切试验的粘结长度并和理论公式计算相比较;研究CFRP与钢板粘结面上的应力分布特点、有效粘接长度以及构件破坏的剥离应力;同时分析了CFRP与钢板粘结面上的应力分布特点、粘结剪切破坏过程和破坏特征。 对CFRP片材加固受弯钢梁进行了试验,分别对粘贴一层CFRP布,粘贴三层CFRP布和粘贴CFRP板三种构件进行加载试验;观察试验现象,记录构件的应变和挠度变化情况。 本文提出了“三维实体-桁架-壳元”有限元模型,通过ANSYS有限元方法对CFRP加固钢结构进行非线性分析;分别对粘贴不同种类CFRP加固工字钢梁的受力性能进行分析,得出了它们的荷载一挠度曲线、极限承载力和变形,并把数值分析结果和试验结果进行对比。 通过对CFRP加固修复钢构件进行进行系统的理论和试验研究得出了若干结论和建议,充实已有的钢结构加固理论,在工程实践上可以为CFRP加固修复钢结构的设计与施工提供依据。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王国凡;王胜辉;韩蕾;马中全;;钢结构厂房横梁开裂分析与修复[J];山东建筑大学学报;2006年02期
2 林明民;;钢结构厂房的施工设计及优化[J];科技经济市场;2006年07期
3 韩洁茹;周媛媛;贾树森;;浅谈钢结构建筑的防火设计[J];山西冶金;2007年05期
4 薛尔兵;;钢结构厂房改造项目中的成本控制[J];现代经济信息;2011年04期
5 才洪艳;;钢结构在工业厂房设计中的应用[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2011年06期
6 兰贵根;铁合金厂钢结构厂房的改造和加固[J];工业建筑;1987年11期
7 庞刚;王磊;;钢结构厂房基础设计探讨[J];煤炭工程;2005年12期
8 李昂;;纺织项目轻钢结构厂房的防结露措施探讨[J];科技资讯;2006年09期
9 胡晓光;花定兴;;某钢结构厂房设计事故分析与加固处理[J];广东土木与建筑;2007年08期
10 张洪润;苏丽丽;侯建生;;用拉杆来改善门式刚架承载性能的探索[J];山西建筑;2008年09期
11 刘玉峰;;玻璃厂门式刚架轻型钢结构厂房的加固[J];国外建材科技;2008年04期
12 宋晓雄;李倩;刘艳;;钢结构厂房屋面漏水问题的讨论[J];川化;2009年03期
13 朱生;;论钢结构厂房施工工艺及安装质量通病[J];黑龙江科技信息;2010年18期
14 李烨;;浅谈关于钢结构厂房的防火设计[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2011年02期
15 张欣;钢结构厂房的缺陷与分析[J];四川建筑;2005年02期
16 钱坤;;单层大跨钢结构厂房施工技术要点及质量控制措施[J];中国科技信息;2005年24期
17 赖余斌;;某电厂钢结构厂房设计分析[J];工程建设与设计;2007年04期
18 ;用钢铁铸就辉煌——建筑钢结构专家系列介绍(三十二)[J];中国建筑金属结构;2008年02期
19 李波;马建锋;丛绍运;;浅谈钢结构抗火设计的研究与发展[J];科技信息(学术研究);2008年14期
20 高为刚;;谈钢结构厂房自然排烟[J];今日科苑;2009年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 宋新利;;钢结构厂房设计应注意的几点问题[A];河南省土木建筑学会2010年学术大会论文集[C];2010年
2 马长明;;钢结构厂房构件的H型钢焊接[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年
3 周金国;;钢结构厂房维护结构系统论述[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
4 张洋;宋全喜;;驻马店市汝南县工业园钢结构厂房施工过程中的质量控制[A];土木建筑学术文库(第12卷)[C];2009年
5 席向东;陈浩;;某钢结构厂房托架发生倾斜后的安全性分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2011年
6 王再胜;张可;於国飞;;某大型抽跨钢结构厂房设计[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
7 焦娜;赵海明;;钢结构厂房地脚螺栓预埋施工方法[A];土木建筑学术文库(第11卷)[C];2009年
8 贾霞;张长虹;;从工程实例中研究钢结构厂房的结构设计[A];土木建筑学术文库(第9卷)[C];2008年
9 刘卫云;贾冬云;;应用型人才培养模式中的钢结构教学反思[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
10 关杰;王月红;;重型双层钢结构厂房柱间支撑的工程设计浅析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 师友法;诚信和技术是创业的基石[N];中华建筑报;2008年
2 记者 陈耀群;牧羊钢构乐为船企建“厂厦”[N];中国船舶报;2008年
3 本报记者 杨睿 刘尧;富煌:在“调整”中迎接新机遇[N];巢湖日报;2008年
4 记者 兰建国;中冶建工总承包一大型轻型钢结构厂房项目[N];中国冶金报;2007年
5 记者 胡晓峰 通讯员 龚辉平;南京绿洲公司提升船配产品生产能力[N];中国船舶报;2006年
6 特约记者 彭友;富煌在调整中迎接新机遇[N];中华建筑报;2008年
7 林军;钢铁森林景如画[N];现代物流报;2006年
8 吴文杰通讯员 周国中;量身订做 打造精品工程[N];中国建设报;2007年
9 杨金玉;发挥流通作用 促使钢构企业快速发展[N];中华建筑报;2008年
10 卓越;钢结构厂房如何降温[N];中华建筑报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 曹靖;碳纤维增强复合材料加固钢结构理论分析和实验研究[D];合肥工业大学;2011年
2 段红霞;钢结构地震损伤分析与损伤识别方法研究[D];大连理工大学;2010年
3 张术宽;FRP加固含缺陷钢结构的破坏力学分析[D];华南理工大学;2013年
4 丁丽萍;钢结构厂房托梁拔柱改造技术与安全管理研究[D];华中科技大学;2011年
5 梁炯丰;大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能及设计方法研究[D];西安建筑科技大学;2013年
6 韩玉来;建筑结构抗火性能研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
7 齐宝欣;火灾爆炸作用下轻钢框架结构连续倒塌机理分析[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王小宇;长春兴国钢结构有限公司经营策略研究[D];吉林大学;2012年
2 王亚杰;吊车位位置对单单层钢结结构厂房房地震反反应的影影响[D];内蒙古科技大学;2012年
3 何文涛;单层钢结构厂房的设计优化研究[D];中冶集团建筑研究总院;2012年
4 李俞泽;火灾下钢结构的失效分析与防火保护[D];太原理工大学;2011年
5 高志勇;损伤和加固对钢结构厂房频率的影响[D];西安建筑科技大学;2004年
6 胡宗文;钢结构厚板及焊缝脆性断裂的力学性能研究[D];清华大学;2010年
7 潘俊武;石化钢结构火灾后材料力学性能研究[D];北方工业大学;2013年
8 赵春旺 ;钢结构厂房损伤检测与质量评价方法研究[D];天津大学;2004年
9 张永利;单层钢结构厂房可靠性的状态评定方法[D];西安建筑科技大学;2004年
10 万馨;单层钢结构厂房结构体系的加固与改造[D];西安建筑科技大学;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978