CFRP加固受拉鋼板的研究進展

張 寧 ，王志宇 ，付 磊,2 ，王清遠,3

(1.四川大學建筑與環(huán)境學院，成都 610065；2.四川理工學院機械工程學院，四川 自貢 643000；3.成都大學建筑與土木工程學院，成都 610106)

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CFRP加固受拉鋼板的研究進展

張 寧1，王志宇1，付 磊1,2，王清遠1,3

(1.四川大學建筑與環(huán)境學院，成都 610065；2.四川理工學院機械工程學院，四川 自貢 643000；3.成都大學建筑與土木工程學院，成都 610106)

傳統的鋼結構加固方法包括鋼板焊接、螺栓連接和鉚接等。這些加固方法都存在缺點，容易產生應力集中現象。CFRP具有比強度和比剛度高等特點，在加固鋼結構上顯示出很好的效果。以未受損鋼板、受損鋼板和含焊縫鋼板為被加固的受拉鋼板，分別從單軸靜力拉伸試驗和疲勞試驗兩方面總結了CFRP在受拉鋼板加固中的應用；比較了不同學者在研究CFRP-鋼板粘接界面力學性能時采用的方法及其結論?？偨Y發(fā)現，CFRP在加固受拉鋼板中效果良好，但加固措施的耐久性、CFRP布與CFRP板加固效果的差異、新型組合加固方法等一系列問題仍有待研究。

CFRP；受拉鋼板；裂紋；疲勞加固；有效長度

引 言

由于設計失誤、材料強度不足、耐久性差、施工不當等因素，現有民用建筑與基礎設施有相當一部分需要修復加固。再者，隨著設計規(guī)范標準的提高，一些已建成的結構承載力達不到要求，需要對原結構進行補強加固，鋼結構構件容易受到腐蝕和疲勞等因素的影響而導致承載力降低，這使得鋼結構加固勢不容緩。

現有的鋼結構加固方法通常在原結構上焊接、螺栓連接或者膠接鋼板，這些方法存在耐久性差、需要架立腳手架耗費人力物力、無法在復雜表面上使用、由于焊接或者螺栓連接造成的應力集中對結構疲勞性能的削弱[1]等缺點。使用CFRP材料加固金屬構件已經廣泛應用于航空航天領域，然而其在土木工程尤其是鋼結構中應用較少。CFRP由于具有彈性模量高、疲勞性能好等優(yōu)點，特別適合于受拉鋼結構構件的靜力和疲勞加固。

然而，CFRP加固鋼結構也存在缺點，主要為：(1)結構膠粘接時的平整度對粘接效果影響很大，且不易控制，碳纖維布的平整度比碳纖維板的平整度更難控制[2]；(2)結構膠的耐久性有待驗證，且由于碳纖維的導電性質，容易造成電腐蝕[3]。

本文收集整理了近年來國內外關于CFRP加固受拉鋼板材的相關文獻，總結比較了不同加固措施的優(yōu)缺點，討論分析了研究其靜力和疲勞性能的不同試驗方法。最后，對CFRP加固受拉鋼板的進一步研究提出了建議，并提出了新型組合加固措施。

1 試驗

1.1 靜力試驗

通過單軸拉伸試驗獲得加固構件在靜力拉伸下的屈服強度、極限承載力和伸長率等相關性能。

1.1.1 未受損構件的補強加固

工程中存在一部分構件：其本身沒有受損，承載力也沒有降低，但是隨著設計標準的提高，其承載力達不到新規(guī)范的要求。這時需要對這類構件進行補強加固。

馬建勛等人對碳纖維布粘貼加固后的鋼板進行了單軸拉伸試驗[4]，研究了CFRP布對試件屈服荷載、承載力和延性的影響，并對CFRP布與鋼板的共同工作問題進行了初步分析。試驗結果表明：(1)用碳纖維布加固的鋼板，在屈服之前二者能夠很好地共同工作，屈服之后碳纖維的應變增長滯后，直至碳纖維脫膠或被拉斷；(2)鋼板粘貼碳纖維布后，試件屈服荷載有明顯提高，提高幅度為16%～18%。并且，在粘貼良好的情況下，其提高幅度隨粘貼面積的增加而增大，極限承載力可提高16%～25%。破壞模式是CFRP布在斷面附近被拉斷，或 CFRP 布端部發(fā)生脫膠。脫膠程度和位置對極限承載力有較大影響，這說明結構膠的性能在鋼構件加固中起著非常重要的作用。

李耘宇等人提出一種將CFRP與鋼板復合而成的FRP/鋼復合板[5]，其方法為將充分浸漬樹脂的CFRP布包裹在鋼板上，以達到補強加固的效果。通過對該種FRP/鋼復合板的單軸拉伸試驗發(fā)現：(1)隨著碳纖維布層數的增加，鋼板屈服前的剛度并未受到太大影響；(2)FRP/鋼復合板有良好且穩(wěn)定的二次剛度；(3)包裹碳纖維布一層、兩層、三層的鋼板的屈服荷載分別較純鋼試件提升了35%、62%、100%，屈服荷載顯著增大。

Pierluigi Colombi[6]等人試驗研究了CFRP板對鋼板的補強加固作用。通過在CFRP板表面粘貼應變片測得其單軸拉伸試驗時的應變沿拉伸方向的變化情況。試驗發(fā)現：構件的屈服和鋼板的屈服同時發(fā)生，鋼板屈服后，CFRP板和鋼板逐漸脫膠分離，極限承載力沒有因為CFRP板的加固而增大，所有試件的破壞模式均為脫膠破壞。

1.1.2 受損構件的修復加固

鋼材作為一種活性金屬材料，其本身易受到腐蝕、疲勞荷載等因素的影響而產生薄弱截面、裂紋等應力集中部位。這些應力集中部位需要被及時發(fā)現并進行有效的加固。針對不同的受損情況，學者做了相關的靜力實驗研究。

張寧等[7]通過在鋼結構缺陷部位粘貼CFRP布，檢驗了CFRP布對鋼材截面減小部位的修復作用和對鋼材屈服荷載的提高幅度。在試件中間位置兩側各開設一直徑為5 mm的半圓孔以模擬鋼結構的缺陷部位。試驗結果發(fā)現，粘貼碳纖維增強復合材料可以明顯提高鋼結構的屈服承載力(16%以上)，而對極限承載力的影響很小。復合構件的破壞形式為膠層破壞，碳纖維與鋼板逐漸剝離，脫膠至試件中部后荷載完全由鋼板承擔，鋼板達到極限承載力而破壞。

楊勇新[8]在CFRP端部纏繞玻璃纖維布錨固，以降低CFRP端部的應力集中程度，從而延緩了該處的剝離，提高了碳纖維布的使用效率，從而使構件的屈服荷載進一步提高。

由于在螺栓連接或鉚接時需要在母材上開孔，從而削弱了凈截面，同時在洞口邊緣形成應力集中區(qū)。因此有必要研究CFRP對開孔鋼板處的修復加固作用。Pierluigi Colombi[6]等研究了CFRP板對開孔鋼板的修復加固作用。在試件中心處開設一直徑為20 mm的洞口，用于模擬螺栓、鉚釘等洞口。沿橫向和縱向等距離布置應變片以采集加固后洞口處CFRP板的應變。通過各個測點的應變值發(fā)現：在鋼板屈服之前，CFRP板上的應變保持良好的線性關系，到達屈服點后，CFRP板的應變保持為一定值直至破壞。CFRP板的兩端最先脫膠，然后向中間的開孔處擴展。

Lam C C[9]使用CFRP-鋼雙側搭接試件模擬CFRP對板上裂縫的加固作用，因為在裂紋處粘貼CFRP可以將部分荷載分由CFRP承擔，同時CFRP對裂紋開口的張開有約束作用。試驗考慮了多種因素：CFRP布/CFRP板，CFRP受拉剛度與鋼板受拉剛度的比值ETR，接頭搭接長度。結果發(fā)現：CFRP布和CFRP板的加固效果差距很小，當搭接長度不變，而ETR分別是原來2倍和3倍時，極限荷載分別增加14.7%和83.5%，搭接長度從25.4 mm增加到50.8 mm，極限荷載增大74%，之后搭接長度繼續(xù)增加，極限荷載的增加很小，而相應的拉伸長度卻增大了26%。

葉華文[10]等通過對粘貼不同預應力水平CFRP板加固的雙邊缺口鋼板單軸拉伸試驗發(fā)現：CFRP板的力學性能穩(wěn)定，在高應力條件下蠕變很小。與非預應力試件不同，因鋼板的不平直和定位偏差會導致預應力偏心作用，在試件中產生彎曲應力，使得鋼板在軸心受拉作用下厚度方向應力不均一。在預壓應力作用下，鋼板的拉應力水平降低，因此加固試件的承載能力提高，但加固試件的剛度提高并不明顯。

1.2 疲勞試驗

1.2.1 未受損構件補強加固

Bocciarelli M[11]等試驗研究了雙側CFRP板加固的鋼板在應力幅分別為83 MPa，100 MPa，120 MPa和160 MPa時的疲勞加固效果，如圖1(a)所示。試驗發(fā)現：在疲勞荷載作用下CFRP板逐漸脫膠，加固試件的剛度逐漸退化，故可以選擇剛度作為試件漸進整體破壞的評價指標。脫膠破壞始于CFRP板兩端，然后向中部擴展直至完全脫膠。通過觀察，脫膠部位發(fā)生在鋼板和膠層界面，少數幾個試件的破壞方式為膠層內聚破壞。CFRP板加固方法在疲勞荷載作用下的效果比焊接鋼板加固的方法更好。在疲勞加固時，應當合理選擇CFRP板的厚度和彈性模量、膠層的厚度，以減少CFRP在疲勞試驗時脫膠。

圖1 疲勞加固試驗試件樣式

1.2.2 含裂紋構件修復加固

在CFRP加固鋼結構的疲勞性能研究方面，目前的研究主要涉及損傷鋼板鋼梁及焊接節(jié)點的CFRP加固，研究參數主要有CFRP板/布，CFRP加固量，CFRP寬度，CFRP長度，CFRP彈性模量，單面或雙面加固，有無預應力等。試驗結果表明，與傳統的焊接鋼板加固方法相比，外貼CFRP是一種高效便捷的鋼結構加固方法，可以顯著降低鋼結構的裂紋擴展速率，提高疲勞壽命[12]。

東南大學的吳剛[13]等對外貼高彈模碳纖維增強復合材料(高彈模CFRP)板、高強度 CFRP 板、鋼絲-玄武巖纖維復合板(SBFCP)和焊接鋼板等加固人工受損鋼梁疲勞性能進行試驗研究，試驗發(fā)現：等拉伸剛度加固條件下，纖維增強復合材料加固鋼梁的疲勞壽命總體上是未加固鋼梁的3.33～5.26倍，高彈模CFRP板加固效果最理想。

Jones S C[14]等對21個含邊裂紋和8個含中心裂紋的受拉構件進行疲勞試驗研究，考察了CFRP 類型、長度、寬度、單面或雙面粘貼、裂紋擴展前后粘貼等因素對加固效果的影響，試件樣式如圖1(b)和(d)所示。對于含邊裂紋鋼板，當雙面粘貼加固時，加固后構件的剩余疲勞壽命與未加固構件相比最大提高115%。對于含中央裂紋鋼板，當雙面粘貼加固時，加固后構件的剩余疲勞壽命與未加固構件相比最大提高54%。所有試件的破壞模式均為脫膠破壞，CFRP沒有斷裂的現象。試驗中，含中心裂紋的受拉構件由中部向兩端脫膠，這與單軸拉伸試驗中的中部開孔加固試件的脫膠方向相反。單面粘貼加固的效果相較于未加固試件提升很小，其原因為單面加固使得構件沿厚度方向剛度分布不均，造成在拉伸時產生彎曲作用，從而對加固效果造成影響。在加固含中心裂紋試件時，CFRP覆蓋整個被加固區(qū)域的加固效果要比僅覆蓋裂紋起始點的加固效果好。

Buyukozturk O[15]等人研究了CFRP的長度、寬度對切口鋼板試件拉伸疲勞性能的影響，試件樣式如圖1(c)所示。研究發(fā)現，加固試件的疲勞壽命和CFRP的長度、寬度成正相關。驗證了CFRP在加固受損鋼板的有效性，然而其耐久性仍有待驗證。有關FRP-鋼粘接耐久性的研究表明：表面處理和環(huán)境狀態(tài)對FRP和鋼板的影響很大，而且存在電解腐蝕的潛在可能[3]。

葉華文[8]等通過對粘貼不同預應力水平CFRP板加固的雙邊缺口鋼板疲勞試驗發(fā)現：非預應力CFRP板的粘貼可以提高鋼板疲勞壽命50%左右，對改善鋼板的疲勞性能是有限的，而引入預應力后效果更好，在相同條件下因預應力的引入，提高了鋼板的疲勞壽命至少5倍以上，臨界裂紋長度在加固后提高了近2倍，提高了CFRP材料利用率。

1.2.3 焊接構件修復加固

趙恩鵬[16]通過試驗和計算對比，定量分析對接焊Q345鋼板在采用CFRP布加固前后的疲勞性能的改善，并采用有限元軟件ANSYS對CFRP布加固焊接Q345鋼板進行受力分析。試驗構件采用實際工程中大量存在的板材對接焊中的單面V形焊，是疲勞性能的薄弱環(huán)節(jié)。構件的加載方式為三點彎曲正弦加載，CFRP粘貼在受拉一側。當構件發(fā)生相對較大變形后，粘結CFRP的膠層發(fā)生破壞，CFRP 與鋼板剝離加固失效。

張寧[17]等人對兩組十字形橫肋試件進行拉一拉循環(huán)荷載作用下的疲勞試驗研究，試件一組未加固，為原狀焊縫，另一組為CFRP加固，CFRP粘貼方向與焊縫垂直，粘貼寬度與鋼板相同。試驗采用等幅疲勞試驗加載程序，波形為正弦波，頻率為500次/分。在試驗中發(fā)現，在不同應力幅和應力比作用下，碳纖維加固試件和對比試件的破壞形式都表現為金屬的疲勞。試驗結果表明，在等應力幅、等應力值、應力比相同等條件下，粘貼有CFRP布的試件疲勞壽命可以提高318%。

陳濤[18]選取非承重十字形焊接接頭對CFRP改善焊接接頭的疲勞性能進行研究，考察外貼CFRP用量和應力幅對疲勞壽命的影響。試驗前量測焊趾角度和半徑。試驗時，觀察試件破壞形態(tài)并記錄相應的壽命。之后采用精細化模型，分析焊趾半徑、復合纖維材料用量、粘貼材料彈性模量等參數對局部應力集中程度的影響。結果表明：CFRP布加固能夠提高疲勞壽命，參數分析表明焊趾半徑對應力集中程度的影響最為顯著。

王志宇[19]等針對波形鋼板焊接連接件開展了系列疲勞試驗，試驗結果表明，波形鋼板焊接連接件的疲勞破壞主要發(fā)生在近波形鋼腹板傾斜段終點部位焊趾處，波形傾斜段傾角和曲率半徑與波高的比值對波形鋼板平直段與傾斜段過渡段部位的局部應力集中影響顯著，應作為設計控制參數。通過對比CFRP加固方案[20]對其典型構造細節(jié)的疲勞壽命的影響表明，對于波形鋼板平直段與傾斜段過渡段部位的加固效果最為顯著，采用單層單面加固方案可使其疲勞壽命提高85%左右。

2 CFRP-鋼板粘接界面力學性能研究

2.1 常規(guī)粘接界面

CFRP與鋼結構之間的荷載傳遞直接影響到加固效果和CFRP的利用效率。

鋼板與碳纖維復合材料之間的粘結力是一種復雜的相互作用，從機械學角度分析，包括化學吸附力、物理靜電力和界面咬合力等，從力學角度分析，包括剪應力和正應力。當鋼板受力后，由于變形協調，鋼板、粘結劑和碳纖維增強復合材料共同受力，并在粘結平面內產生粘結剪應力，其值沿著構件長度方向變化[21]。

設Es、Ep和Ea分別為鋼板、CFRP和結構膠的楊氏彈性模量；Gs、Gp和Ga分別為鋼板、CFRP和結構膠的剪切彈性模量； ts、tp和ta分別為鋼板、CFRP和結構膠的厚度；np為CFRP層數。

2.1.1 CFRP雙側加固模型

Colombi P[6]在建立加固試件彈性階段分析模型(圖2)時作如下假設：

圖2 CFRP雙側加固模型

(1)鋼板、CFRP和膠層均處于彈性階段。

(2)鋼板和CFRP間沒有相對滑移。

(3)在膠層厚度方向上的應力保持不變，即不考慮膠層厚度。

經過公式推導，最終得到切應力沿長度方向的計算公式：

(1)

其中

(2)

彭福明[22]等將膠層視為剪切彈簧，忽略膠層的正應力。在鋼板面內拉力作用下建立碳纖維復合材料修復鋼結構力學模型，得出了膠層界面粘接剪應力：

(3)

其中

(4)

2.1.2 CFRP單側加固模型

Bocciarelli M[23-24]建立了單側粘貼碳纖維復合材料修復鋼結構力學模型，如圖3所示。做出了如下假設：

(1)鋼板，CFRP和膠層均處于彈性階段。

(2)鋼板的平截面假設。

(3)在膠層厚度方向上的應力保持不變，即不考慮膠層厚度。

(4)鋼板和CFRP間沒有相對滑移。

(5)忽略彎矩作用對CFRP的影響。

圖3 CFRP單側加固模型

經公示推導，得出膠層的剪應力和剝離應力計算公式：

(5)

(6)

2.1.3 CFRP雙側搭接模型

Colombi P[6]等建立了雙側粘貼CFRP蓋板單軸拉伸力學模型(圖4)，得出了膠層的剪切應力。

圖4 雙側粘貼CFRP蓋板力學模型

τ(x)=

(7)

2.1.4 CFRP有效粘接長度

彭福明[24]等提出粘結剪應力主要分布在CFRP端部一定長度的范圍內，超過該范圍界面剪應力基本為零，CFRP中不存在應力梯度。定義當CFRP中的拉力達到其承擔荷載的98%時所對應的長度Leff稱為CFRP的有效粘接長度，其值為：

(8)

劉素麗[25]進行了一系列CFRP布與鋼板的粘接剪切試驗，發(fā)現CFRP的粘貼寬度對有效粘接長度沒有明顯的影響，CFRP的粘貼層數(厚度)對有效粘接長度影響較大，有效粘接長度隨著粘接層數的增加而增大。綜合試驗結果，提出了考慮CFRP層數的CFRP與鋼板有效粘接長度的計算公式：

(9)

楊勇新[8]考慮了固化溫度與使用環(huán)境的溫差，根據試驗測得的碳纖維布的應變分布，得到了碳纖維布與鋼板之間的黏結應力分布和碳纖維布的有效黏結長度，并與理論公式的計算結果進行了對比，二者吻合較好。

(10)

式中，αs和αp分別為鋼材和CFRP的熱膨脹系數，ΔT為結構膠的固化溫度與使用溫度的溫差。

Smith H考慮了膠層的塑性性能，提出當膠層的最大切應變達到極限狀態(tài)時搭接接頭的強度達到最大值[9]，建議雙面搭接接頭的有效粘接長度計算：

(11)

式中，τmax為膠層設計剪切強度，Gep為等效彈塑性剪切模量。

2.2 不規(guī)則粘接界面

部分被加固試件含有裂紋、缺口等，因此在加固時，粘接界面在裂紋、缺口處也是不連續(xù)的，故稱作不規(guī)則粘接界面。不規(guī)則界面通常不能用常規(guī)的力學模型進行分析，常用有限元軟件進行分析CFRP在降低裂紋、缺口處應力集中系數的作用。

Yu Q Q[26]提出了使用邊界元法研究CFRP對不同損傷程度鋼板的加固作用。數值計算結果與實驗數據的比較驗證了邊界元法在分析碳纖維復合材料加固下鋼板裂紋擴展的可靠性。參數化分析了CFRP長度、CFRP寬度、CFRP剛度和膠層剪切彈性模量對應力強度因子(SIF)的影響。經數值分析發(fā)現，加固后裂紋端部應力集中系數降低，CFRP剛度越大效果越明顯。

王海濤[27]應用有限元方法研究了FRP粘貼位置對含中心裂紋鋼板、含單邊裂紋鋼板加固效果的影響。其中加固效果用中心裂紋兩端的應力集中系數的降低量表示。得出了應力集中系數與裂紋長度和相對位置的關系。Lam C C[10]等使用有限元法研究了CFRP加固對含邊裂紋鋼板裂紋端部的應力集中系數的影響。在模擬時，CFRP和膠層根據Mindlin板假設采用殼單元，并假設SIF在鋼板厚度方向沒有變化。通過三維有限元模型，對CFRP長度，CFRP寬度和CFRP層數的影響進行了參數化分析。

Jones S C[14]用有限元軟件對兩側缺口單側/雙側CFRP加固的試件進行了靜力彈性階段的分析。發(fā)現：單側CFRP加固時，加載路徑出現偏心，導致鋼板承受彎矩作用，進而推測該彎矩作用會導致CFRP過早脫膠，影響整體加固效果，試驗也證實了這種推測。

陳禮威[28]用有限元軟件對碳纖維復合材料修復含中心圓孔鋼板的疲勞壽命進行了數值分析。研究了孔洞大小、補片長度、寬度和厚度對鋼板疲勞壽命的影響，分析了復合材料膠接修補的效果。利用復合材料膠接修補中心開圓孔的鋼板，最大可以使其疲勞性能提高18倍，CFRP寬度和厚度與疲勞壽命正相關，當補片寬度為孔徑8倍以上時，增加寬度對疲勞壽命影響不大，補片的長度為孔徑的3～4倍時，修復效果最佳。

3 結論與展望

(1)單軸靜力拉伸試驗包括未受損鋼板的補強加固和受損構件的修復加固。未受損試件的單軸拉伸試驗發(fā)現：粘貼CFRP可以有效提高原試件的屈服強度、伸長率和屈服后的二次剛度，但是對極限強度和屈服前剛度的提高很小。加固試件的破壞模式一般為CFRP脫膠破壞。受損試件的拉伸試驗結果表明：CFRP可以顯著提高受損構件的極限承載力，破壞模式同樣為脫膠破壞，CFRP兩端最先脫膠，然后向中部擴展直至完全脫膠。CFRP用量增加則加固效果變好，施加預應力的CFRP加固效果明顯提高，而試件剛度基本不變。

(2)疲勞試驗分未受損鋼板的補強加固，受損鋼板的修復加固和焊接構件的加固。其中未受損鋼板加固試件疲勞試驗發(fā)現：在疲勞荷載作用下CFRP逐漸脫膠，且脫膠速度呈加速趨勢，隨著CFRP的脫膠，整體試件的剛度也隨之降低，故可以以試件剛度反映構件脫膠情況。關于受損鋼板修復加固方面的研究較多，存在單邊缺口、雙邊缺口、中心裂紋、邊裂紋、止裂孔等一系列人工制造缺陷方法，試驗發(fā)現，CFRP在加固含上述缺陷的受拉鋼板時效果顯著，能夠增加原試件的疲勞壽命。與靜力試驗破壞模式不同的是：疲勞試驗時，CFRP從中部應力集中部位向兩端逐漸脫膠。焊接構件的CFRP加固正成為研究熱點，焊接受拉構件包括對接焊縫、十字形橫肋和波形鋼板焊接連接件等，焊縫和焊趾處容易產生應力集中，經試驗和精細化模型模擬計算發(fā)現，CFRP能顯著降低應力集中部位的應力集中系數，從而增加焊接構件的疲勞壽命。

基于CFRP-鋼板界面是CFRP加固受拉鋼板的薄弱環(huán)節(jié)，本文介紹了CFRP-鋼板粘接界面力學性能研究現狀。關于規(guī)則粘接界面和不規(guī)則粘接界面的研究方法存在較大區(qū)別，規(guī)則粘接界面多通過簡化的力學模型進行分析，而不規(guī)則粘接界面多通過有限元等方法進行數值模擬研究。規(guī)則粘接界面研究發(fā)現：CFRP端部為應力集中部位，單側CFRP加固界面不僅存在剪切應力還存在剝離應力，粘結剪應力主要分布在CFRP端部一定長度的范圍內，超過該范圍界面剪應力基本為零，即CFRP存在有效長度，相關學者進行了這方面的研究，得出了一系列有效長度的計算公式。不規(guī)則粘接界面的研究常用有限元法，能直觀的反映構件各部位的應力水平，而且可以進行參數化研究，優(yōu)化加固方法。

CFRP加固受拉鋼板的研究仍存在以下問題：

(1)CFRP板與CFRP布差異較大，而兩者加固效果差別的研究較少，有時甚至不加區(qū)分。

(2)目前對 CFRP 加固受拉鋼板的耐久性以及惡劣氣候環(huán)境條件下的性能研究比較少。

(3)現有的CFRP加固形式單一，應探討組合加固方法，如引入螺栓、墊塊施加垂直于鋼板的橫向預緊力。

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Research Progress of Tensile Steel Plates Strengthened by CFRP

ZHANGNing1,WANGZhiyu1,FULei1, 2,WangQingyuan1, 3

(1.School of Architecture and Environment, Sichuan University, Chengdu 610065, China; 2.School of Mechanical Engineering, Sichuan University of Science & Engineering, Zigong 643000, China; 3.School of Architecture and Civil Engineering, Chengdu University, Chengdu 610106, China)

Traditional steel structure strengthening methods include steel plate welding, bolt connecting, riveting and so on. These methods have shortcomings, and are easy to produce stress concentration phenomenon. CFRP has high specific strength and rigidity, and it also shows a good effect on strengthening steel structure. In this paper, the steel plates are divided into three types: non-damaged steel plate, damaged steel plate and welded steel plate, and the application of CFRP in tensile steel plate reinforcement is divided into two aspects: single axial static tension test and fatigue test. The methods used in the study of the mechanical properties of the CFRP-steel interface and the conclusions drawn by different scholars were compared. It can be concluded that the effect of CFRP on the strengthening steel plate is good, but a series of problems such as: the durability of the reinforcement measure, the difference of reinforcement effect between CFRP sheet and CFRP plate, new composite strengthening method, are still needed to be studied.

CFRP; tensile steel plate; crack; fatigue reinforcement; effective length

2015-11-22

國家自然科學基金(51308363；50978174) ；四川省科技支撐計劃項目(2015GZ0245)

張 寧(1990-)，男，江蘇徐州人，碩士生，主要從事鋼結構加固疲勞方面的研究，(E-mail)1114949427@qq.com;

王志宇(1980-)，男，四川成都人，博士，主要從事工程結構疲勞方面的研究，(E-mail)zywang@scu.edu.cn

1673-1549(2016)01-0064-07

10.11863/j.suse.2016.01.14

TU31

A