CFRP板加固锈损钢梁抗弯性能研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文CFRP板加固锈损钢梁抗弯性能研究专业：结构工程硕士生：彭圣元指导教师：徐善华教授摘要钢结构因其材料强度高、塑性韧性好、材质均匀、制造简便、施工周期短、结构质量轻等优点而广泛地应用于各种土木工程领域，但长期处于腐蚀环境下的钢结构工程，往往难以通过防护与构造措施避免锈损，导致其承载性能退化。如何有效地加固锈损钢结构，提升其承载性能，是土木工程领域需解决的一个关键问题。本文以室外大气中性盐雾加速腐蚀钢梁为对象，采用试验研究、数值模拟、理论分析相结合的方法，研究CFRP板加固锈损钢梁受拉区对其抗弯性能提升

2、的机理，主要研究内容如下：开展了6根简支钢梁正截面抗弯承载性能试验（其中1根为未锈损钢梁、1根为锈损钢梁、4根为CFRP板加固的锈损钢梁），研究钢梁受拉区锈损程度、CFRP板预应力度等参数对钢梁抗弯性能的影响。结果表明：CFRP板可以有效提升锈损钢梁承载力，CFRP板加固锈损钢梁的破坏均为CFRP板的撕裂，且CFRP板断裂位置大多发生在加载点位置，CFRP板加固锈损钢梁破坏后CFRP板会产生5~10mm的纵向滑移；相对于非预应力CFRP板加固锈损钢梁，预应力CFRP板加固后的锈损钢梁承载力得到了大幅提升，15%fu预应力CFR

3、P板加固锈损钢梁的极限承载力提升了21%。根据CFRP板加固锈损钢梁特点，建立了CFRP板加固锈损钢梁有限元分析模型。在运用试验结果对有限元分析模型进行验证的基础上，运用有限元分析模型分析了CFRP板厚度、宽度、长度、弹性模量对加固锈损钢梁受弯承载性能的影响，探索CFRP板加固锈损钢梁受拉区最佳参数，为CFRP板加固锈损钢梁设计提供理论依据，从而进一步完善既有钢结构加固设计理论。西安建筑科技大学硕士学位论文在试验研究与有限元分析的基础上，建立了CFRP板加固锈损钢梁承载力计算模型，模型计算结果与试验结果吻合较好。关键词：锈损钢

4、梁；CFRP板；加固；受弯性能。西安建筑科技大学硕士学位论文ExperimentalstudyonbendingresistanceofcorrodedsteelbeamsstrengthenedwithCFRPplateSpecialty:StructuralEngineeringName:PengShengyuanInstructor:Prof.XuShanhuaAbstractSteelstructuresarewidelyusedinvariouscivilengineeringfieldsbecauseoftheir

5、advantagesofhighmaterialstrength,goodplastictoughness,uniformmaterialquality,simplemanufacturing,shortconstructionperiod,andlightstructuralquality.However,steelstructuresthathavebeenexposedtocorrosiveenvironmentsforalongtimeavoidcorrosionresultinginthedegradationofi

6、tsbearingcapacitythroughprotectiveandstructuralmeasures.Howtoeffectivelyreinforcecorrodedsteelstructuresandimproveitsbearingperformanceisakeyissuetobesolvedinthefieldofcivilengineering.Inthispaper,steelbeamswereacceleratedcorrosionbytheneutralsaltspraytest,theuseofe

7、xperimentalresearch,numericalsimulation,theoreticalanalysiscombinedmethodstostudythemechanismthatthetensionzoneofcorrodedsteelbeamsreinforcedwiththeCFRPenhanceitsbendingperformance.Themaincontentsareasfollows:Sixsimply-supportedsteelbeamsweretestedonthebendingstreng

8、thofpositivecrosssection(onewasuncorrodedsteelbeams,onewascorrodedsteelbeams,andfourwerecorrodedsteelbeamsreinforcedwithCFRPplates).Theeff