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CFRP加固钢筋混凝土构件力学及耐久性能试验研究的开题报告一、选题背景及意义随着工程技术的不断发展，建筑结构的使用寿命越来越受到关注。
很多钢筋混凝土构件在长时间使用后会产生裂缝和变形，从而影响整个结构的稳定性和耐久性。
为了解决这个问题，采取加固措施是一种可行的解决方式。
加固材料中，碳纤维增强聚合物（CFRP）是一种非常有前景的材料。
CFRP具有高强度、轻质、耐腐蚀等特点，在加固工程中有着广泛的应用前景。
二、研究目的本研究旨在通过实验研究，探讨CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能的影响。
具体目标包括：1.探究CFRP加固后钢筋混凝土构件的受力性能变化情况。
2.分析CFRP加固对钢筋混凝土构件的耐久性能影响，如抗裂性能、抗冻融性能等。
3.研究CFRP加固层数与钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能之间的关系。
三、研究内容及方法本研究将通过实验研究的方法探究CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能的影响。
具体内容包括：1.制备试验样品：选取一定数量的钢筋混凝土试件，制备CFRP加固的试样。
2.进行力学性能试验：对于制备好的试样进行拉伸、压缩和弯曲等力学试验，测定试样在不同加载条件下的受力性能变化情况，并分析CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能的影响。
3.进行耐久性能试验：对于制备好的试样进行抗裂、抗冻融等耐久性能测试，分析CFRP加固对钢筋混凝土构件耐久性能的影响。
4.分析CFRP加固层数与钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能之间的关系：通过多组实验数据的对比分析，探讨CFRP加固层数与钢筋混凝土构件力学性能和耐久性能之间的关系。
四、研究预期成果及意义本研究通过实验研究，对CFRP加固钢筋混凝土构件力学和耐久性能进行分析和探究，将获得以下成果：1.分析CFRP加固对钢筋混凝土构件力学性能的影响规律，探究加固层数与钢筋混凝土构件力学性能之间的关系。
2.分析CFRP加固对钢筋混凝土构件耐久性能的影响规律，包括抗裂、抗冻融等耐久性能。
胶层厚度对CFRP-混凝土界面性能影响的数值分析赵慧建;郭庆勇;陈磊;毛继泽【摘要】The interface performance of fiber-reinforced plastic(FRP)-concrete is the basis of analyzing on force behaviors of FRP-reinforced concrete structures, in addition, the adhesive thickness is a key factor affecting the constitutive relation of interface and needs a further study. In the paper, the finite element program was performed to analyze the differences of constitutive models on interface and study the effect of adhesive thickness on the interfacial properties of FRP-concrete, the laws of the influence caused by adhesive thickness to ultimate bearing capacity, three important parameters of constitutive model of FRP-concrete interface and the effective bonding length were obtained. It was found that, with the increase of adhesive thickness, the ultimate bearing capacity firstly increases and then decreases, when the adhesive thickness is 2 mm, the ultimate capacity reaches the maximum value; with the increase of adhesive thickness, the shear stiffness and the maximum shear stress of interface decrease, while the interfacial fracture energy and the effective bonding length increase.%纤维增强复合材料(FRP)-混凝土界面性能是分析FRP 加固混凝土结构的受力状态的基础.其中,胶层厚度是影响界面本构关系的关键因素,需要深入而有效的研究.通过运用有限元程序,针对界面本构模型的差异性进行了分析,研究了胶层厚度对FRP-混凝土界面性能的影响,得到了胶层厚度对FRP-混凝土界面极限承载力、界面本构模型3个重要参数和有效粘结长度的影响规律.结果表明,界面极限承载力随着胶层厚度的增加先增后降,在胶层厚度为2 mm时达到最大,界面的剪切刚度和最大剪应力随着胶层厚度的增加而降低,有效粘结长度和界面破坏能则随之增大.【期刊名称】《应用科技》【年(卷),期】2018(045)002【总页数】5页(P96-100)【关键词】FRP-混凝土;界面性能;本构模型;数值模拟;胶层厚度;有效粘结长度;极限承载力【作者】赵慧建;郭庆勇;陈磊;毛继泽【作者单位】哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001;哈尔滨工程大学航天与建筑工程学院,黑龙江哈尔滨 150001【正文语种】中文【中图分类】TU398.9近年来，混凝土结构工程的修补和加固受到了越来越多的关注。
CFRP与钢材的粘结性能试验研究发布时间：2021-04-15T15:27:49.133Z 来源：《工程管理前沿》2021年2期作者：朱玉王志洪王晟光唐光旭[导读] 随着社会经济的发展，建筑行业也在飞快的进步中，同时人们对建筑行业的要求也在不断的发生转变朱玉王志洪王晟光唐光旭辽宁科技大学土木工程学院 114051摘要随着社会经济的发展，建筑行业也在飞快的进步中，同时人们对建筑行业的要求也在不断的发生转变。
为了能够进一步提高建筑物的稳定性，在进行建筑物的维修与加固改造工作时，使用到的技术与材料都在不断地更新。
同时建筑物的维修加固改造技术与材料也在不断地被开发出来，通过一定的研究，使得这些建筑加固技术愈发的成熟，但是与国外先进的技术相比，国内的加固维修体系还是存在一定的缺陷，因此我们需要参考国外先进的技术，进一步对国内的技术进行创新。
所以本文将对CFRP与钢材料的粘结性进行研究，讨论其是否能够适用于建筑物的维护加固与改造工作中。
关键字： CFRP；钢材；粘结性能前言在现阶段的大型建筑物中，例如一些工厂的厂房经常使用钢材来完成建设，但是钢结构在实际的使用过程中极易出现腐蚀的问题，因此就需要加大对损伤的钢材料进行加固与修复，强化钢结构的稳定性。
但是在传统的钢材加固技术仅仅只是将坏损的地方进行焊接，或是将断裂的地方进行栓接，起到暂时的稳固作用，根本没有解决钢结构坏损的根本原有。
因此我们就需要对钢材的加固技术的研究，探讨使用新型材料创新技术的可行性。
而本文则是对CFRP与钢材的粘结性能进行实验与分析，通过设置不同的试件，研究CFRP的层数是否会对钢材加固技术带来影响，进一步完善碳纤维材料钢材加固技术。
一、钢材料与CFRP之间的粘结性研究现状使用碳纤维布进一步地加固钢材，在钢材到达屈服状态之前，这两种材料都能很好地共同工作。
但是当钢材达到屈服状态之后，碳纤维的应变能力增长就会变缓。
分析我国现阶段有的研究报告，在《粘贴碳纤维布加固钢构件受拉承载力试验研究》中，作者通过实际的实验研究了钢材与CFRP的拉荷载情况，在实验中，主要是将是否粘贴了碳纤维布的钢材作为变量，研究二者的不同，通过分析比对得到以下的结果：首先对于没有粘贴碳纤维布的钢材受到的拉荷载的应变曲线可以分为四个阶段，也就是线性、屈服、强化与颈缩。
CFRP加固钢筋混凝土梁可靠度分析CFRP加固钢筋混凝土梁可靠度分析钢筋混凝土是目前广泛应用的重要结构材料之一，但在使用过程中，由于受到外部环境、荷载等多种因素的影响，其受力性能会逐渐下降，出现裂缝、变形等现象，从而影响结构的安全性。
为解决这一问题，一种比较常见的加固方法就是采用碳纤维增强聚合物（CFRP）对钢筋混凝土梁进行加固。
CFRP加固可以有效改善梁的受力性能，提高其承载能力和耐久性，但由于加固材料和传统材料的特性差异，CFRP加固梁的可靠度分析也需要另外进行考虑。
在进行CFRP加固梁可靠度分析时，需要考虑加固材料的特性对梁的受力性能影响、加固层与混凝土的粘结力等因素。
首先，需对梁的力学性能进行分析。
在CFRP加固前，需要对梁进行弯曲试验，获得梁的力学性能参数，如弹性模量、极限弯曲强度、屈服点等。
这些参数可用于确定加固方案和优化参数，为CFRP加固提供基础参数。
进一步考虑CFRP增强层与混凝土的粘结力。
粘结力的大小直接影响加固层和混凝土的受力传递效率，从而影响梁的整体受力性能。
粘结力还与环境因素、荷载水平等因素有关。
此外，CFRP 增强层的初始应力状态和应力释放过程对粘结力也有一定影响。
基于以上因素，进行CFRP加固钢筋混凝土梁可靠度分析需要进行多参数考虑。
通过建立CFRP加固钢筋混凝土梁的可靠度计算模型，通过获得梁的受力历程，确定加固梁在不同工作状态下的可靠度，并考虑加固材料和混凝土的性能变化影响。
在进行计算时，应考虑各种不确定因素，如荷载、环境因素、材料参数、粘结力参数等。
通过蒙特卡罗模拟等方法，获得在不同不确定因素下梁的可靠度。
从而，有助于确定CFRP加固梁的强度可靠度指标，对加固方案的优化实现提供理论支撑。
在实际工程中，CFRP加固钢筋混凝土梁可靠度分析是一个很重要的问题，特别是在进行重大工程和加固项目时，由于各种外部因素的干扰，增加了梁的出现问题的概率。
因此，合理地进行可靠度分析成为一个必要的工作。
0 引言钢结构建筑在长期使用过程中不可避免存在缺陷和损伤，为确保损伤钢结构建筑使用的安全性，对其加固修复是一种经济高效的方式。
实际钢结构工程中轴压构件通常作为竖向承重构件，其直接决定了钢结构工程的安全性与可靠性，钢结构轴压构件屈曲失稳，往往会引起整个建筑工程的损坏和倾覆。
CFRP（碳纤复材）作为一种耐腐蚀性能和抗拉性能出色的新型复合材料，在工程结构加固修复领域得到广泛应用[1-3]。
将CFRP 粘贴至钢结构轴压构件表面，承载时轴压构件会将部分荷载通过胶黏剂传递到碳纤复材上，从而可改善轴压构件的应力分布状态和受力变形性能，延缓其屈曲失稳进而提高承载力。
相比于传统钢结构加固方法而言，该方法施工简便且无损高效，降低了后期维护难度，是当前国内外正在探究的一种新型钢结构加固修复方法[4-5]。
粘贴CFRP 加固修复钢结构轴压构件时，两者通过胶黏剂相连。
胶层是CFRP-钢复合构件的薄弱部位也是影响两者协同工作的关键因素，胶层提前破坏将会严重制约CFRP 强度利用及组合效应发挥。
刘卓群[6]通过试验以及数值模拟相结合的方式对比分析了端部设置厚壁的CFRP-圆钢管组合构件，以及CFRP-等壁厚圆钢管构件在轴心受拉荷载作用下的力学性能，研究发现端部设置厚壁后组合构件的承载力及延性性能均优于CFRP-等壁厚钢管构件以及纯钢管构件，且端部设置厚壁后的组合构件能够有效避免发生胶层的剥离破坏。
Wang [7]研究了预应力CFRP 对受损钢梁的加固效果，在正常使用状态下，直接粘贴CFRP 对受损钢梁的抗弯承载力和刚度的提升效果比较有限，而CFRP 施加预应力后能够明显提高受损钢梁在弹性和弹塑性阶段的弯曲性能，并且提高CFRP 材料施加的预应力，受损钢梁的加固效率也随之提高。
Hu [8]通过试验以及有限元深入研究了温度对CFRP 组合钢柱屈曲性能的影响，当柱在20℃～80℃温度下加载时，温度的变化对屈曲能力几乎没有影响，而当温度从20℃下降到-80℃时，组合构件屈曲承载力提高3%～7%，同时温度的变化可能会导致CFRP 材料应力的大幅变化，最大差幅高达321.9MPa，这也会导致组合构件屈曲能力最大降低18%。
碳纤维增强复合材料（Carbon Fibre-Reinforced Polymer，CFRP）是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体形成的复合材料，在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比刚度，轻量化效果十分明显。
因此，CFRP材料在航空航天、军工产品中得到了广泛应用。
以航空工业为例，波音787飞机中先进复合材料用量约占结构重量的50%，其中碳纤维复合材料约占45%[1]。
但是，CFRP材料在工程应用过程中不可避免会受到周围环境条件的影响作用，从而发生性能上的变化。
性能的变化程度除了取决于材料组分、工艺差异之外，还取决于环境条件（温度、湿度、化学媒介等）与老化时间[2]。
在复合材料承受的各种环境因素中，湿热条件、环境pH值等对力学性能的影响最明显。
因此，掌握不同条件下CFRP材料物理化学行为和力学性能的变化规律，可为基于CFRP材料的结构设计提供依据和参考，提升CFRP材料的应用效果。
近年来，国内外学者针对复合材料性能随环境变化进行了诸多研究，也取得了一定成果。
例如，学者Karad与学者Jones[3]在2002年至2005年进行了树脂的湿热型研究，证实根据树脂基体的吸湿行为评价复合材料的湿热性能缺乏理论依据；Pavankiran Vaddadi等[4]在2003年采用以反转分析技术为基础的新方法，确定了纤维增强复合材料的临界吸湿参数；国内邹国发等人[5]、陈新文等人[6]、刘婷等人[7]对不同的复合材料（如碳纤维、氰酸酯树脂等）进行了老化性能的研究。
虽然大量国内外学者已经开展了一系列卓有成效的研究，但目前对CFRP材料性能变化的内在机理和本质认识仍显不足，缺乏定量的数据支撑，特别是针对不同环境条件下CFRP材料剪切力学性能的研究比较匮乏。
因此，本文将对CFRP材料性能变化开展研究，进一步完善实验规范与实验方法，不断丰富技术数据，为CFRP材料后续更加广泛的工程应用提供助益。
持载与干湿作用下CFRP－高强混凝土黏结性能研究
王苏岩;张所东;李璐希;洪雷
【期刊名称】《铁道科学与工程学报》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】为了给结构加固补强提供真实可靠的参考，考虑结构自身持续荷载作用及海水干湿循环作用，对CFRP与高强混凝土的界面黏结性能进行研究。
利用5％浓度的NaCl溶液模拟海水，利用发明的持载装置施加持续荷载，采用双面剪切试验方法对CFRP－高强混凝土的界面黏结性能变化规律进行分析。
研究结果表明：随着干湿次数增加，界面破坏方式发生改变，黏结强度、剥离荷载、界面极限端部滑移逐渐降低；施加持续荷载作用将导致界面损伤加重，并加速界面破坏方式的转变速度。
【总页数】7页(P361-367)
【作者】王苏岩;张所东;李璐希;洪雷
【作者单位】大连理工大学建设工程学部，辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部，辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部，辽宁大连 116024;大连理工大学建设工程学部，辽宁大连 116024
【正文语种】中文
【中图分类】TU375
【相关文献】
1.持载和冻融循环对CFRP-高强混凝土界面的影响 [J], 王苏岩;常壮
2.持载作用下 CFRP-高强混凝土界面的抗冻性能 [J], 王苏岩;尹晓明;刘林
3.持载与湿热环境下CFRP加固高强混凝土梁结构性能研究 [J], 王苏岩;朱方芳;张红涛;刘振杰
4.海水干湿循环作用下 CFRP-高强混凝土黏结性能研究 [J], 王苏岩;张所东;李璐希;洪雷
5.硫酸盐干湿循环作用下CFRP-黏土砖界面黏结性能试验研究 [J], 靳文强;聂丹;王琦;张家玮;赵建昌;郭乐乐
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湿热环境下预应力CFRP加固高强混凝土的耐久性洪雷;马腾龙;王苏岩【摘要】The failure patterns and bearing performances of high strength concrete specimens strengthened with prestressed carbon fiber reinforced polymer (CFRP)were studied by experiments under wet-thermal environment where the humidity was 98//％ and the temperatures were 20 ℃,40 ℃,60 ℃.The influences of different factors including prestressed degree,temperature and environment action time on durability of strengthened specimens were analyzed.The results show that the cracking loads and ultimate loads of specimens strengthened with prestress being 30％ of tensile strength for prestressed CFRP decline in varying degrees after being subjected to wet-thermal environments.With rising of the environment temperature,the failure patterns change from bending shear failure to flexural failure.In addition,the overall adverse effects of wet-thermal environments on specimens strengthened with prestressed CFRP are greater than those on specimens strengthened without prestressed CFRP,and the adverse effect will be aggravated when prestress rises.%通过试验研究了湿度为98％,温度分别为20℃,40℃,60℃的湿热环境下预应力碳纤维增强复合塑料(CFRP)加固高强混凝土的破坏形态和承载性能,分析了预应力等级、温度、环境作用时间等因素对加固试件耐久性的影响.结果表明:经过湿热环境作用后,施加预应力等级为CFRP极限抗拉强度30％的预应力加固试件的开裂荷载和极限荷载均有不同程度的下降;随着环境温度的提高,加固试件的破坏形态逐渐由弯剪破坏转变为弯曲破坏;湿热环境作用对预应力CFRP加固试件的整体不利影响大于非预应力试件,并且随着预应力增加,不利影响会进一步加剧.【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2017(034)001【总页数】7页(P25-31)【关键词】CFRP;高强混凝土;耐久性;湿热环境;预应力;开裂荷载;极限荷载【作者】洪雷;马腾龙;王苏岩【作者单位】大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024【正文语种】中文【中图分类】TU528碳纤维增强复合塑料(Carbon Fiber Reinforced Polymer，CFRP)在土木工程混凝土结构加固修复技术领域已经应用得十分广泛[1]。
变温度场下CFRP与钢板粘结界面抗剪性能研究碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）因其质量轻、强度高、易于施工等优点被用于补强和加固钢结构,加固后的钢构件与CFRP组成了一个牢固的整体,即原来全部由钢结构承受的荷载通过粘结剂的作用部分传到CFRP上,由钢结构和CFRP共同承受,这就在一定程度上避免了应力的集中,使得应力分布更加均匀,进而显著地提高了钢结构的强度和承载力,且施工简单方便、成本及维护费用低。
然而,要将这种复合加固方法广泛应用到实际工程中,必须要保证CFRP与钢构件之间有非常好的粘结性能,CFRP加固钢结构的薄弱环节就是钢构件与CFRP界面之间的粘结剂,因此研究荷载通过胶层的传递方式以及粘结剂的受力性能就显得尤为重要。
在CFRP加固钢结构的实际工程应用中,被加固的结构受到外界坏境温度及荷载变化的影响较大,而目前国内外学者对碳纤维增强复合材料加固钢结构的研究范围虽较为广泛,但却很少考虑温度的影响,尤其是低温环境的影响;同时CFRP加固混凝土结构和钢结构的技术规程也未对温度变量做出相应规定和指导;这就迫切需要通过理论分析及较为新颖的试验方法得出相关结论,以弥补不同温度环境作用下CFRP加固钢结构的力学性能性能研究的缺失。
本文通过变温度场下CFRP与钢板的粘结剪切试验,对CFRP加固钢板的粘结机理、破坏模式、极限荷载和粘结剪切应力等进行研究和分析,主要研究内容及结论包括以下几个方面:1.通过理论分析,推导出了粘结界面剪切应力t<sub>a</sub>与外荷载P关系的计算公式,并基于粘结剪应力的试验测试原理,得出粘结界面剪切应力t<sub>a</sub>与CFRP板上应变e<sub>f</sub>关系的推导公式,进而得出CFRP加固钢板试件的极限荷载P<sub>max</sub>与CFRP板上应变值关系的计算公式,将计算值与试验值对比,结果表明两者具有较好的吻合度。
