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(重庆交通大学土木建筑学院,重庆400000)
摘 要：随着科学技术的发展,钢结构在工程领域的使用逐渐增多,金属结构的使用,在长期的荷载作用下伴随着金属的疲劳出现,因此使用碳纤维布加固钢结构拥有广阔的前景和优势.
关键词：CFRP；钢结构；加固
纤维增强复合材料(简称FRP)作为一种新型材料,具有高强、质轻、高弹模、耐腐蚀、防水性能好,不需维护保养等优点[1].使得FRP材料能满足现代结构的持续发展,所以它使用得越来越广泛,特别是在建筑,桥梁,隧道当中.到目前为止,我国已经出版了《碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程》(CECS146-2003)[2].
钢铁工业是国民经济的重要基础产业,是国家经济水平和综合国力的重要标志.2013年全年粗钢产量继续增长达到7.52亿吨[3],产钢量首次达到了世界的一半,我国的建筑技术政策也从“限制用钢、节约用钢”过渡到“合理用钢和鼓励用钢”的新时期[4].钢结构与传统的混凝土结构相比拥有很大的优势,其主要表现在以下几个方面[5]：(1)强度高、自重轻.建造一座相同的房屋,钢结构的重量仅为混凝土结构的1/3~1/4.(2)材质比较均匀.内部组织均匀,在一定的应力范围内,符合力学所采用的基本假定.(3)塑性、韧性和抗震性能好.(4)工业化程度高.目前已有专业的单位进行负责,并且还有专门的加工企业进行加工,保证了钢材的精度需求.(5)建设、加固、改建和拆装比较方便.(6)它是一种绿色建筑.根据在昆明主办的低碳经济与绿色智能建筑·2010云南建筑智能化发展研讨会上得报道可得城市当中二氧化碳的排放来自于建筑行业多达50%.我国编制了《钢结构设计规范》并于2008年出版了《钢结构设计手册》[6].传统的混凝土结构回收较少,随着使用年限的增加,建筑垃圾必将增多,而钢结构则完全可以回收利用,另一方面,随着铁矿石的不断开采,资源总会有枯竭的那一天,使用钢结构可以藏钢于民,作为国家战略储备的需要.
目前钢结构已经大量的穿梭在了我们的日常生活当中,例如：重庆朝天门长江大桥,整个桥全部用三种钢材建立,为目前全世界跨度最大的钢构拱桥,跨度达到552米.2008年的北京奥运会主场馆,人们称之为“鸟巢”,它的整体是由大型钢构件组成,2014年被评为中国当代十大建筑之一.包头市万郡·大都城大型住宅项目,全部采用钢框架——钢支撑组成的双重抗侧力体系,抗震设防烈度为8度,施工当中大大缩短了施工时间,并且降低了成本.随着使用年限的增加,结构不断的使用,原本一些微观的材料缺陷逐渐的扩展开来,有的缺陷随着扩展也相互汇合,最终在宏观力学性能上发生了变化,使结构发生破坏,甚至会导致一些灾难性事故.因此,必须对钢结构进行加固和修复,常用的加固方法主要为焊接钢板加固、栓接加固等[7].焊接缺陷对疲劳十分敏感；焊缝周围还有可能因为两种金属构成宏电池从而发生电偶腐蚀；加固工期长,影响结构的正常使用；金属板容易锈蚀,维护论文范文高等[8].栓接需要在损伤部位钻孔,恶化了损伤区域的受力情况,需要补强板增加了结构的重量钢板容易锈蚀,维护论文范文高[7].加固钢结构可以粘贴CFRP,并且其具有明显的优势[9].如抗轻质高强,比强度为钢的8倍；疲劳性能和耐腐蚀性能好；施工便捷,不需大型机具；施工周期短,仅为传统修复的1/2~1/4；论文范文低,仅为传统修复的1/2~1/3；可加固修复任何形状构筑物等.不会产生残余应力、不损伤原结构、基本不增加结构的重量和尺寸[8].
使用CFRP加固钢结构由于其独特的优点和优势,在工程结构领域中将会有着广阔的前景.但就目前研究的结果表明,CFRP加固钢结构可以在一定程度上提高原有结构的承载力,特别是可以显著提高疲劳损伤钢结构的疲劳寿命,延缓疲劳裂的扩展[10].目前已经虽然国内外已经有很多学者和科研机构开展的CFRP加固钢结构的研究,并且取得了一定的成果,但是所采用的方法和所得的结论并不统一,因此有必要对影响CFRP与钢板的有效粘接长度,粘结剪应力,应变应力分布,极限承载和屈服应力等特别是在不同温度下进行试验研究,比较分析,找出统一结果,对现在乃至以后工程的应用提供参考.
钢结构加固技术规范:钢结构加固稳定性
参考文献：
[1]齐爱华,张振华.碳纤维布(CFRP)与钢结构粘结性能的试验研究[J],预应力技术,2009,3(74)：9-16
[2]中国工程建设标准化协会.CECS146——2003,碳纤维片材加固修复混凝土结构技术规程[S].北京：中国计划出版社,2007
[3]魏书光.2013年全国粗钢产量增速创4年新高,http：//www.mlr.gov.cn/xwdt/mtsy/qtmt/201401/t20140110_1300704.htm,2014-01-10
[4]方鸿强,发挥钢结构优势推进绿色建筑行动.建筑,2013,9：37-39
[5]苏秀玲,张良艳,钢结构的优点及发展前景.研究与探讨,2012,12：281-282：
[6]《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册(上、下册)[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社,2008.
[7]岳清瑞,彭福明,杨勇新等.碳纤维布加固钢结构有效粘结长度的试验研究[J].工业建筑,2004(增刊),321-324
[8]彭福明,张晓欣,岳清瑞等.FRP加固金属拉伸构件的性能分析.工程力学[J].2007,3(24)：189-192
[9]T论文范文akkolizadeh M,Saadatmanesh H.Strengthening of steel concrete composite girders using carbon fiber reinforced polymers sheets[J].Journal of Structural Engineering,ASCE,2003,129(1)：30-40
[10]完海鹰 郭裴,CFRP 加固钢结构的现状与展望.安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2006,12(6)：1-4
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钢结构加固技术规范引用文献:
[1] 砌体结构的检测及加固技术论文
[2] 桥梁的检测与加固技术论文
[3] 钢结构检测鉴定与加固论文
